Distributed Finite-Time Fault-Tolerant Containment Control for Multiple Unmanned Aerial Vehicles

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作者
Ziquan Yu,Zhixiang Liu,Youmin Zhang,Yaohong Qu,Chun‐Yi Su
出处
期刊:IEEE transactions on neural networks and learning systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:31 (6): 2077-2091 被引量:158
标识
DOI:10.1109/tnnls.2019.2927887
摘要

This paper investigates the distributed finite-time fault-tolerant containment control problem for multiple unmanned aerial vehicles (multi-UAVs) in the presence of actuator faults and input saturation. The distributed finite-time sliding-mode observer (SMO) is first developed to estimate the reference for each follower UAV. Then, based on the estimated knowledge, the distributed finite-time fault-tolerant controller is recursively designed to guide all follower UAVs into the convex hull spanned by the trajectories of leader UAVs with the help of a new set of error variables. Moreover, the unknown nonlinearities inherent in the multi-UAVs system, computational burden, and input saturation are simultaneously handled by utilizing neural network (NN), minimum parameter learning of NN (MPLNN), first-order sliding-mode differentiator (FOSMD) techniques, and a group of auxiliary systems. Furthermore, the graph theory and Lyapunov stability analysis methods are adopted to guarantee that all follower UAVs can converge to the convex hull spanned by the leader UAVs even in the event of actuator faults. Finally, extensive comparative simulations have been conducted to demonstrate the effectiveness of the proposed control scheme.
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