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Algoritmo de Control de Fisión-Fusión Autoorganizado Inspirado en la Biología para Enjambres de UAV

Autores: Zhang, Xiaorong; Ding, Wenrui; Wang, Yufeng; Luo, Yizhe; Zhang, Zehao; Xiao, Jing

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Algoritmo de Control de Fisión-Fusión Autoorganizado Inspirado en la Biología para Enjambres de UAV


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Control de enjambres
Enjambre de UAV
Comportamiento de fisión-fusión
Obstáculos dinámicos
Algoritmo de Control de Fisión-Fusión Autoorganizado Inspirado en la Biología (BiSoFC)
Subenjambre.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El control de enjambres se ha convertido en un tema desafiante para el enjambre actual de vehículos aéreos no tripulados (UAV) debido a sus comportamientos individuales conflictivos y a la alta interferencia externa. Sin embargo, en contraste con los obstáculos estáticos, se ha prestado poca atención al comportamiento de fisión-fusión del enjambre frente a obstáculos dinámicos. En este artículo, inspirados por el mecanismo de interacción y el movimiento de fisión-fusión de los estorninos, proponemos un algoritmo de Control de Fisión-Fusión Autoorganizado Bioinspirado (BiSoFC) para el enjambre de UAV, donde el número de UAV en el subenjambre es controlable. Esto resuelve el problema del control del enjambre bajo la interferencia de obstáculos dinámicos con la función de seguimiento. En primer lugar, establecemos las ecuaciones cinemáticas del UAV individual y de los controladores del enjambre e introducimos un marco de control de fisión-fusión para lograr el movimiento de fisión-fusión del enjambre de UAV con una carga de comunicación menor. Posteriormente, se construye un algoritmo de selección de subenjambre basado en la estructura de interacción topológica. Cuando un enjambre se enfrenta a diferentes tareas, el enjambre que puede controlar el número de agentes en un subenjambre puede llevar a cabo la tarea correspondiente con un número más razonable de agentes. Finalmente, diseñamos un algoritmo de captura de subenjambre con una función de seguimiento para los obstáculos dinámicos. Los resultados de la simulación muestran que el enjambre de UAV puede autoorganizar subenjambres de fisión para hacer frente a obstáculos dinámicos en diferentes situaciones de perturbación, y lograr con éxito el objetivo de proteger al enjambre padre de obstáculos dinámicos. Los resultados experimentales demuestran la viabilidad y efectividad de nuestro algoritmo de control propuesto.

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