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龙图腾网获悉河南科技大学申请的专利一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117452975B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311617073.0，技术领域涉及：G05D1/695；该发明授权一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法是由宋晓娜;吴承霖;宋帅;臧绍飞;孙鹏;郑丹菁设计研发完成，并于2023-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法，包括：构建带有外部未知扰动的四旋翼无人机动力学模型，基于动力学模型建立包含两级子系统的状态空间方程；基于领导者和跟随者之间的拓扑结构，定义邻间编队跟踪误差，设计预设性能函数约束邻间编队跟踪误差收敛行为，使其始终不会违反性能函数边界；基于自适应动态面控制技术，构造状态转换方程，设计预定时间滤波器避免传统递推框架的复杂计算问题；基于所述的状态转换方程，分别针对第一级和第二级子系统，设计虚拟控制器，参数更新律以及预定时间协同编队控制器。本方法保证邻间编队跟踪误差实现预定时间收敛特性，且收敛时间可以通过控制器增益调节，提高控制器设计自由度。

本发明授权一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法在权利要求书中公布了：1.一种四旋翼无人机集群的保性能协同编队控制设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、构建带有外部未知扰动的四旋翼无人机动力学模型，基于动力学模型建立包含两级子系统的状态空间方程； S2、基于四旋翼无人机领导者和四旋翼无人机跟随者之间的拓扑结构，定义邻间编队跟踪误差，设计预设性能函数与误差转换方程，将受不等式约束的邻间编队跟踪误差转换为不受约束的等效邻间编队跟踪误差； S3、基于自适应动态面控制方法，构造状态转换方程，设计预定时间滤波器； S4、基于状态转换方程，构造第一级子系统的李雅普诺夫函数Vι,j,1，设计虚拟控制器ρι,j,1，第一级子系统的参数更新律以及参数更新律 S5、构造第二级子系统的李雅普诺夫函数Vι,j,2，设计预定时间协同编队控制器uι,j，第二级子系统的参数更新律参数更新律以及参数更新律 S6、构建整体的李雅普诺夫函数，基于预定时间李雅普诺夫稳定性理论，证明闭环系统的稳定性，确定预定时间协同编队控制器控制增益； 步骤S1中，四旋翼无人机动力学模型为： 其中，1≤ι≤N，N代表四旋翼无人机集群中跟随者个数，φι，θι以及ψι分别表示为第ι个四旋翼无人机的横滚角、俯仰角以及偏航角；以及分别表示为第ι个四旋翼无人机的横滚角角速度、俯仰角角速度以及偏航角角速度；以及分别表示为第ι个四旋翼无人机的横滚角角加速度、俯仰角角加速度以及偏航角角加速度；z，以及分别表示第ι个四旋翼无人机z轴方向的位置坐标，速度以及加速度；x，以及分别表示第ι个四旋翼无人机x轴方向的位置坐标，速度以及加速度；y，以及分别表示第ι个四旋翼无人机y轴方向的位置坐标，速度以及加速度；uι,f，uι,φ，uι,θ以及uι,ψ分别表示第ι个四旋翼无人机的总升力、横滚角控制输入、俯仰角控制输入以及偏航角控制输入；为第ι个四旋翼无人机的质量；为第ι个四旋翼无人机质心与转子中心之间的距离；以及分别表示第ι个四旋翼无人机三个方向的旋转惯量；Δι,j为阻力系数；为未知的外部扰动，且满足Gι为重力加速度；Sι,o和Cι,o分别表示和ι为四旋翼无人机的序号； 包含两级子系统的状态空间方程为： 其中， 步骤S2中，四旋翼无人机领导者和四旋翼无人机跟随者的拓扑结构定义如下： 有向图G＝X,Z用于描述四旋翼无人机集群之间的信息交互，其中X＝{1,2,...,N}为N个四旋翼无人机组成的顶点集；Z∈X×X代表边集；j,ι代表第个四旋翼无人机可以获得第j个四旋翼无人机信息；代表第ι个四旋翼无人机的相邻集；有向图G的相邻矩阵定义为：如果j,ι∈Z，那么aι,j＝1；否则，aι,j＝0； 度矩阵定义为其中 有向图G的拉普拉斯矩阵定义为： 拓展有向图用于描述包含领导者在内的四旋翼无人机集群之间的信息交互，其中为拓展有向图的点集，标号0的四旋翼无人机代表领导者；为拓展有向图的边集； 拓展有向图的拉布普拉斯矩阵定义为其中D＝diag{d1,d2,...,dN}，dι＝1代表第ι个四旋翼无人机可以接受领导者的信息，否则，dι＝0； 如果存在以领导者为根并且有指向其他追随者路径的扩展有向图那么该扩展有向图就是一棵生成树； 邻间编队跟踪误差eι,j定义如下： 其中，代表参考轨迹，代表期望的邻间编队距离； 构造不等式关系约束邻间编队跟踪误差的收敛行为，Λ ι,j和为待设计正常数，预设性能函数定义为： 其中，t代表时间，ci,j和Ti,j分别表示期望的最小收敛率和最大收敛时间，和分别表示预设的初始值和稳态终值； 构造误差转换方程为： 其中，为误差变量； 基于误差转换方程，将等效邻间编队跟踪误差ζι,jt定义为：

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