本书主要介绍了无人集群系统智能规划与协同控制技术所涉及的基本概念、体系架构和关键技术，包括8章内容： 第1~3章主要介绍了无人集群系统智能相关的基本概念、关键技术体系以及典型的集群体系架构；第4章主要介绍了集群系统一致性相关的理论基础和控制协议设计方法；第5~6章主要介绍了集群任务规划的两大关键技术即集群任务分配以及协同航迹规划；第7章主要介绍了集群的编队控制以及典型的编队控制应用场景；第8章主要介绍了群体智能典型算法以及应用场景。
样章试读
目录
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丛书序
前言
第1章 集群行为及其概述 001
1.1 集群的行为 001
1.1.1 觅食行为 002
1.1.2 群体智能 002
1.1.3 种群的交流机制 003
1.1.4 分工协作与分布式合作 005
1.1.5 基于生物群体的统一优化框架 006
1.2 集群的概念和内涵 007
1.2.1 集群智能的概念 007
1.2.2 集群智能仿真模型 008
1.3 群智涌现的一致性问题 011
1.3.1 集群行为与一致性 011
1.3.2 一致性的典型应用 012
1.4 无人系统集群研究与应用现状 013
1.4.1 国内外研究现状 013
1.4.2 典型蜂群项目简介 015
1.5 本章小结 022
1.6 课后练习 023
参考文献 023
第2章 无人系统集群智能的关键技术 026
2.1 集群的自主控制技术 026
2.1.1 自主控制系统等级划分 026
2.1.2 基于认知行为的自主控制系统 028
2.1.3 基于人工智能的智能控制系统 029
2.1.4 发展趋势 030
2.2 集群协同作战系统结构和典型样式 031
2.2.1 协同作战体系结构 031
2.2.2 协同作战的典型样式 039
2.3 集群智能的关键技术 043
2.3.1 集群分布式的态势感知与认知技术 043
2.3.2 强对抗环境下的集群智能决策技术 047
2.3.3 集群协同规划技术 050
2.3.4 集群自主控制技术 054
2.3.5 仿真验证技术 059
2.4 本章小结 061
2.5 课后练习 061
参考文献 061
第3章 多智能体系统及集群系统的体系架构 062
3.1 智能体与多智能体概念 062
3.1.1 智能体与多智能体的定义 062
3.1.2 多智能体的协调机制 066
3.1.3 多智能体的协调控制问题 070
3.1.4 多智能体系统的应用 072
3.2 集群系统的体系架构 073
3.2.1 系统架构的内涵 073
3.2.2 典型的体系架构 073
3.3 集群动力学模型 077
3.3.1 数学方程建模方法 077
3.3.2 集群模拟平台 079
3.4 本章小结 082
3.5 课后练习 083
参考文献 083
第4章 多智能体一致性理论与方法 086
4.1 基础知识 086
4.1.1 符号说明 087
4.1.2 矩阵论基础 087
4.1.3 代数图论基础 087
4.1.4 非线性时不变系统基础 088
4.2 一阶模型的一致性理论 089
4.2.1 基本算法 089
4.2.2 时不变通信拓扑下的一致性分析 090
4.2.3 时变通信拓扑下的一致性分析 091
4.2.4 仿真分析 091
4.3 二阶模型的一致性理论 093
4.3.1 基本算法 093
4.3.2 一致性分析 094
4.3.3 仿真分析 095
4.4 异构模型的一致性理论 097
4.4.1 基本算法 097
4.4.2 一致性分析 097
4.4.3 仿真分析 099
4.5 通用模型的一致性理论 099
4.5.1 基本算法 099
4.5.2 一致性分析 100
4.5.3 仿真分析 102
4.6 基于事件触发的一致性理论 103
4.6.1 基本算法 104
4.6.2 事件触发方案设计 105
4.6.3 一致性分析 107
4.6.4 可行性验证 108
4.6.5 仿真分析 109
4.7 本章小结 111
4.8 课后练习 111
参考文献 113
第5章 无人机集群任务分配技术 114
5.1 集群任务分配场景描述 114
5.1.1 典型任务场景 114
5.1.2 任务特性分析 116
5.2 集群任务分配数学模型 118
5.2.1 集群任务分配模型 118
5.2.2 动态任务分配模型 122
5.3 集中式任务分配算法 126
5.3.1 集中式任务分配算法概述 126
5.3.2 基于蚁群的动态任务分配算法 128
5.4 分布式任务分配算法 138
5.4.1 分布式任务分配算法概述 138
5.4.2 基于合同网的分配算法 140
5.5 本章小结 148
5.6 课后练习 148
参考文献 149
第6章 无人机集群航迹规划技术 150
6.1 典型航迹规划场景 150
6.1.1 区域封锁任务 151
6.1.2 协同打击任务 151
6.1.3 异构协同任务 152
6.2 航迹规划系统的组成 154
6.2.1 航迹规划系统框架 154
6.2.2 航迹规划构成要素 156
6.2.3 航迹规划实现流程 158
6.3 航迹规划系统的数学模型 161
6.3.1 多约束的航迹规划模型 161
6.3.2 典型任务的航迹规划模型 166
6.4 航迹规划的算法简介 173
6.4.1 航迹规划方法概述 173
6.4.2 A算法 175
6.4.3 Dubins算法 177
6.4.4 RRT算法 179
6.4.5 动态航迹规划求解 180
6.5 航迹轨迹的平滑与检测 181
6.5.1 航迹平滑 181
6.5.2 航迹检测 184
6.6 本章小结 186
6.7 课后练习 186
参考文献 187
第7章 集群编队控制技术 189
7.1 巡飞弹集群编队控制问题描述与模型 189
7.1.1 编队控制问题描述 189
7.1.2 编队控制数学模型 191
7.2 基于事件驱动的分布式编队控制技术 195
7.2.1 基于事件驱动的一致性理论 195
7.2.2 基于事件驱动的弹群一致性编队控制 196
7.3 弹群编队突防技术 199
7.3.1 编队突防方案 199
7.3.2 编队突防模型 201
7.3.3 离线突防全局规划 202
7.3.4 在线突防局部避障 206
7.4 弹群编队作队形优化设计技术 213
7.4.1 模型描述 213
7.4.2 队形设计性能指标模型 216
7.4.3 求解策略 217
7.5 本章小结 220
7.6 课后练习 220
参考文献 222
第8章 群智能优化算法简介 223
8.1 鸽群算法及其原理 223
8.1.1 算法模型与原理 223
8.1.2 应用与展望 225
8.2 狼群算法及其原理 226
8.2.1 算法模型与原理 226
8.2.2 应用与展望 229
8.3 蜂群算法及其原理 230
8.3.1 算法模型与原理 230
8.3.2 应用与展望 233
8.4 鱼群算法及其原理 234
8.4.1 算法模型与原理 234
8.4.2 应用与展望 236
8.5 菌群算法及其原理 237
8.5.1 算法模型与原理 237
8.5.2 应用与展望 239
8.6 本章小结 239
8.7 课后练习 240
参考文献 240
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