Fixed-time prescribed performance formation control of heterogeneous UAV-USV systems under actuator faults

作者
Zihao Liang,Weixiang Zhou,Yandan Wang,Yi Yang
出处
期刊:Intelligence & robotics [OAE Publishing Inc.]
卷期号:6 (2): 229-52 被引量:5
标识
DOI:10.20517/ir.2026.12
摘要

This paper addresses the robust cooperative control problem of heterogeneous unmanned aerial vehicles (UAVs) and unmanned surface vehicles (USVs) under actuator faults and complex environmental disturbances. A heterogeneous fixed-time prescribed performance formation control framework is proposed to ensure precise coordination among the vehicles. Specifically, a disturbance observer-based fixed-time control law is developed for USV formation control, employing a leader-follower topology. Simultaneously, a fixed-time prescribed performance control strategy based on error transformation is designed for the UAVs to ensure convergence within specified performance boundaries. To enhance system resilience, a disturbance observer is designed for the USV formation system to handle complex marine environmental disturbances. Meanwhile, for the UAV subsystem, an adaptive fault-tolerant mechanism is integrated to estimate and compensate for loss of actuator efficiency and bias faults. Lyapunov stability analysis theoretically proves that all tracking errors in the closed-loop system converge to a small neighborhood of the origin within a fixed time, independent of the initial system states. The simulation results validate the effectiveness of the proposed formation methods.

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