基于对偶分解的分布式协同编队飞行研究

针对多智能体编队飞行问题,提出一种新的基于对偶分解的分布式算法,以实现协同航迹规划。首先,将编队飞行问题建模为受线性动力学约束的优化问题,其目标函数中包括智能体各自的独立目标(例如跟踪参考轨迹)以及系统的全局目标(例如总燃料消耗、编队队形等)。其次,为了分布式地求解该优化问题,将其对偶问题分解,把大计算量的原问题转化为多个小的子问题。最后,设计了协同分布式规划算法,并对其收敛性和最优性进行了理论证明。由于该算法只需相邻智能体间的通信,因此具有很强的可扩展性,并能适用于通信能力受限情况下的编队飞行。仿真结果表明,提出的分布式算法能有效地进行协同编队飞行规划;同时通过与集中式方法的比较,其最优性和收敛性得到了验证。