基于领航跟随法和星系动力学的多机器人编队控制

针对机器人常规编队控制方法编队精度低、机器人易掉队,且当队形进行大角度变换时跟随者不能快速适应的问题,提出了一种基于领航跟随和星系动力学(LF-GD)机器人编队控制方法.该方法结合了领航跟随法控制简单、编队快速和星系动力学法编队稳定和动态均衡的优点.实现了机器人快速编队和动态避障的性能要求,避免了队形大角度变换时机器人相互之间的碰撞和掉队问题,提高了整个编队系统的智能性和环境适应性.通过仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

一种基于局部感知的多机器人编队控制方法

针对未知环境下多机器人难以实现灵活、稳定的编队控制的情况,在分析领队-跟随法、基于行为方法以及虚拟结构法的编队控制方法基础上,提出了一种模拟人类社会中方队形成与变化的思想,将其应用在多机器人的编队中,进行多机器人的编队控制.机器人存储不同编队队形的相对位置信息,通过领航者发布队形控制信息,跟随者查找并匹配预先存储的队形...     

多移动机器人鲁棒容错编队控制算法研究

针对基于领航者-跟随者编队架构的多移动机器人系统,考虑存在执行器故障且拓扑结构为非平衡拓扑的情况,给出了多移动机器人实现编队运行的鲁棒容错控制算法。利用反馈线性化、降价等方法处理机器人模型的非线性及非完整约束等问题;考虑非平衡拓扑结构下的执行器故障问题,设计基于领航者-跟随者法的鲁棒容错控制方法;最后在Matlab/Simulink环境下对算法进行了软件仿真,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
     

基于虚拟领航者的UUV空间编队方法

针对多无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)的空间编队问题,将UUV编队中的领航-跟随法和行为法相结合,提出了基于虚拟领航者的UUV空间编队方法.将虚拟领航者替代真实领航者,结合每个个体UUV的行为控制,并将传统的人工势场法推广到三维空间下,来实现UUV的编队控制.该方法在确保了多UUV系统的简单结构的前提下,同时增加了系统的可靠性,且系统保持分布式并行处理的特点.通过对编队队形保持及变换、编队避碰和编队地形勘测3种案例的仿真验证了所提出方法的有效性.     

基于传感探测系统的多自治水下机器人编队协调控制

针对自治水下机器人(AUV)编队协调控制问题,研究了基于传感探测系统的主从式编队协调控制方法.该方法能够避免AUV编队之间依靠水声通信而造成的通信延迟和数据丢失的问题,提高编队控制的可靠性以及生存能力.首先根据领航者位置信息和期望的编队队形得到跟随者的参考路径,跟随者可以实时测得领航者的距离和航向信息并与参考路径相对比.其次为了使跟随者轨迹在短时间内收敛于参考路径从而得到期望的队形,利用Lyapunov函数设计了反演控制器.最后对设计进行了编队控制的仿真.结果表明,AUV编队队形保持良好,所采用的方法具有很好的可行性.     

基于人工势场和虚拟领航者的智能车辆编队控制

为提高交通效率和道路安全,对公路环境中的智能车辆编队控制问题进行了研究.采用人工势场和虚拟领航者相结合的方法进行车辆控制,考虑公路环境约束和编队纵横向安全距离,以理想公路编队为目标,提出虚拟领航者椭圆势场作用域,建立编队单元模型,并通过Lyapunov函数证明了模型的稳定性.为提高编队单元模型的应用灵活性,消除多车编队车辆位置误差问题,将分解-迭代思想引入到多车辆编队控制中,依据道路条件设立编队单元的纵横向迭代.以六车辆编队为例进行仿真验证,结果表明:所建立的车辆编队模型可以稳定有效地控制车辆,实现理想公路编队行为.     

多移动机器人鲁棒容错编队控制算法研究

针对基于领航者-跟随者编队架构的多移动机器人系统,考虑存在执行器故障且拓扑结构为非平衡拓扑的情况,给出了多移动机器人实现编队运行的鲁棒容错控制算法。利用反馈线性化、降价等方法处理机器人模型的非线性及非完整约束等问题;考虑非平衡拓扑结构下的执行器故障问题,设计基于领航者-跟随者法的鲁棒容错控制方法;最后在Matlab/Simulink环境下对算法进行了软件仿真,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于动态φ值的领航跟随法多机器人编队控制

针对领航跟随法编队控制在复杂环境下适应能力差的缺点,提出了一种改进的算法,使其对环境的适应性得到了改善。在领航跟随编队控制算法中设置了动态的φ值,当编队的领航者改变方向（或者遇到障碍物改变方向）时,φ值即变为动态的,随着领航者角速度的变化而变化,从而使跟随者路径更加平滑,队形的保持更加可靠。通过player／stage仿真平台验证了改进算法的稳定性。     

基于领导者的群体机器人编队及导航控制

介绍了基于领导者的群体机器人一致性方法,在此基础上提出一种群体机器人编队及导航控制方法。该方法采用分层控制策略,即控制系统分为目标层、领导层和跟随层。将目标层中目标点的位置信息发送给领导者,采用位置一致性算法使领导者朝目标运动;与此同时,领导者将其状态信息发送给跟随层中的跟随者,采用基于领导者的群体机器人编队控制方法,使跟随者与领导者保持一定的队形朝着目标运动。该方法可针对由多个子集构成的群体机器人系统进行导航。通过计算机仿真和群体机器人实验平台验证了所提方法的有效性。     

波浪滑翔器编队避障方法

波浪滑翔器是一种可以长期工作的新型海洋机器人,主要应用于海洋环境的探测与数据采集。波浪滑翔器编队可以扩展单台设备的能力同时提高任务的效率。本文利用领航跟随者法结合人工势场法,提出了多波浪滑翔器编队的避障方法。通过领航跟随者形成波浪滑翔器编队的同时引入间距势能场,来实现编队队形的保持。人工势场作用下的波浪滑翔器编队被视为一个虚拟的多体系统,受到来自人工势场的虚拟力的约束。针对人工势场法的局部最小域问题,引入沿障碍物切线方向的引力,打破平衡状态,解决了局部最小域问题。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。