Control de Reconfiguración de Formación Líder-Seguidores para UAVs de Ala Fija Usando Juego Multijugador de Stackelberg-Nash
Autores: Zhu, Hongxu; Wu, Shufan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control de Reconfiguración de Formación Líder-Seguidores para UAVs de Ala Fija Usando Juego Multijugador de Stackelberg-Nash
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Reconfiguración de formaciones
Control jerárquico
UAVs
Juego de Stackelberg-Nash
Iteración de políticas
Comandos de control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para la reconfiguración de formaciones de vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala fija, se estudia un método jerárquico de toma de decisiones de control que considera tanto la convergencia como la optimalidad. Para comenzar, se establece el modelo dinámico de los VANT de ala fija y se construye formalmente el problema de control de reconfiguración de formaciones. Posteriormente, basándose en información como las posiciones iniciales de los VANT y la configuración geométrica esperada, se formula un problema de programación entera para determinar los destinos de los VANT. Después de completar los preparativos mencionados, al incorporar el concepto de juegos jerárquicos, el problema de guía y control de formaciones se reformula como un juego de Stackelberg-Nash (SNG) multijugador. A través de un análisis riguroso, se demostró la optimalidad de utilizar la solución de equilibrio de Stackelberg-Nash como los comandos de control de los VANT. Además, se propone un nuevo algoritmo de iteración de políticas (PI) para resolver este equilibrio basado en la iteración de punto fijo. Para garantizar la ejecución precisa de los comandos de control, se diseña un sistema de control auxiliar, formando así un mecanismo de toma de decisiones de control en tiempo real en bucle cerrado. Los resultados de la simulación numérica ilustran que los VANT pueden cambiar rápidamente a la configuración de formación deseada, validando así la efectividad del método propuesto.
Descripción
Para la reconfiguración de formaciones de vehículos aéreos no tripulados (VANT) de ala fija, se estudia un método jerárquico de toma de decisiones de control que considera tanto la convergencia como la optimalidad. Para comenzar, se establece el modelo dinámico de los VANT de ala fija y se construye formalmente el problema de control de reconfiguración de formaciones. Posteriormente, basándose en información como las posiciones iniciales de los VANT y la configuración geométrica esperada, se formula un problema de programación entera para determinar los destinos de los VANT. Después de completar los preparativos mencionados, al incorporar el concepto de juegos jerárquicos, el problema de guía y control de formaciones se reformula como un juego de Stackelberg-Nash (SNG) multijugador. A través de un análisis riguroso, se demostró la optimalidad de utilizar la solución de equilibrio de Stackelberg-Nash como los comandos de control de los VANT. Además, se propone un nuevo algoritmo de iteración de políticas (PI) para resolver este equilibrio basado en la iteración de punto fijo. Para garantizar la ejecución precisa de los comandos de control, se diseña un sistema de control auxiliar, formando así un mecanismo de toma de decisiones de control en tiempo real en bucle cerrado. Los resultados de la simulación numérica ilustran que los VANT pueden cambiar rápidamente a la configuración de formación deseada, validando así la efectividad del método propuesto.