【MATLAB控制例程】(9)多无人机编队协同控制与三维轨迹规划仿真,附下载链接

代码在MATLAB中搭建了一套多架无人机编队协同飞行的三维仿真场景。1 架领航机负责按照预设航路点自主导航,另外 4 架跟随机在领航机周围保持楔形队形跟飞。整个系统同时具备障碍物规避和无人机间防碰撞能力,最终输出轨迹、误差和控制量等多维度结果。
原创代码,请勿翻卖

文章目录

程序简介

核心功能模块

领航机依次飞向 6 个预设航路点,到达后自动切换下一个目标。跟随机(从机)通过位置+速度双环控制律维持楔形队形,实时跟踪领航机运动。基于人工势场法,对 3 个球形障碍物施加斥力,领航机和跟随机均参与避障。无人机之间距离过近时自动产生互斥力,防止飞行过程中发生碰撞。

控制策略

领航机采用比例-阻尼控制律,根据当前位置与目标航路点的偏差计算期望速度方向,叠加障碍物斥力后输出控制加速度。

跟随机在领航机坐标系下计算期望位置,同样采用比例-阻尼控制,并在其基础上叠加防碰撞斥力和障碍物斥力,三项合力经限幅后作为最终指令。控制加速度上限、速度上限。

关键参数一览

自定义函数说明

详见源代码 m 文件。 详见源代码m文件。 详见源代码m文件。

运行结果

三维轨迹:

编队误差曲线:

无人机控制输入:

命令行窗口的截图:

程序结构:

MATLAB源代码

部分代码如下:

matlab 复制代码
%% 多无人机编队协同控制与三维轨迹规划仿真
% 作者:matlabfilter(V同号,除前期达成一致外,付费咨询)
% 2026-05-18/Ver1
clear; clc; close all;
rng(0);
%% 基本参数
dt = 0.05;                 % 步长
T  = 80;                   % 总仿真时间
t  = 0:dt:T;
N  = length(t);
numUAV = 5;                % 无人机总数
leaderID = 1;              % 领航机编号
% 控制增益
kp_leader = 1.8;           % 领航机位置增益
kv_leader = 1.2;           % 领航机速度阻尼
kp_form = 2.4;             % 编队位置增益
kv_form = 1.6;             % 编队速度阻尼
k_obs = 4.0;               % 障碍物斥力增益
obsInfluence = 8.0;        % 障碍物影响半径
uMax = 6.0;                % 最大控制加速度
vMax = 8.0;                % 最大速度
% 领航机的预设航路点
waypoints = [
     0,   0,  10;
    25,   0,  12;
    45,  20,  15;
    65,  10,  18;
    85,  35,  16;
   110,  30,  14
];
% 障碍物:[x, y, z, 半径]
obstacles = [
    35,  8,  13, 5;
    60, 18,  16, 6;
    82, 28,  15, 5
];
% 编队队形:每架跟随机相对领航机的偏移量,这里用楔形
formationOffset = [
     0,   0,  0;
    -6,  -5, -1;
    -6,   5, -1;
   -12, -10, -2;
   -12,  10, -2
];
%% 状态初始化
pos = zeros(numUAV, 3, N);
vel = zeros(numUAV, 3, N);
acc = zeros(numUAV, 3, N);
% 给每架无人机一个初始位置,加点随机扰动模拟真实起飞

完整代码:https://download.csdn.net/download/callmeup/92882247

如需帮助,或有导航、定位滤波相关的代码定制需求,可通过下方卡片联系我

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