多機(jī)器人編隊(duì)的協(xié)調(diào)控制與容錯(cuò)性研究.pdf

1、在多機(jī)器人系統(tǒng)的研究中，多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制始終是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，也是該領(lǐng)域中一個(gè)基礎(chǔ)性的研究方向。一方面，單個(gè)機(jī)器人由于受自身能力的限制，必須依賴(lài)多機(jī)器人之間的相互協(xié)調(diào)才能完成某些復(fù)雜性的工作；另一方面，通過(guò)多機(jī)器人間的協(xié)調(diào)，可以提高機(jī)器人系統(tǒng)的作業(yè)效率。 本文以美國(guó)ActivMedia Robotics公司生產(chǎn)的Pioneer 2-Dxe 型機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)多機(jī)器人編隊(duì)的協(xié)調(diào)控制和容錯(cuò)性進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，其主要內(nèi)

2、容如下： 首先從移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)比了國(guó)內(nèi)外的不同發(fā)展?fàn)顩r。然后簡(jiǎn)單介紹了移動(dòng)機(jī)器人的軟硬件特性，著重介紹了多移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。 其次，在基于智能體(agent)的群集控制理論研究的基礎(chǔ)上，提出了兩種關(guān)于agent的控制策略。隨后，引入“虛擬力”的概念，從而可以運(yùn)用動(dòng)力學(xué)法則來(lái)解釋、分析與設(shè)計(jì)由agent 到移動(dòng)機(jī)器人的控制轉(zhuǎn)化方法，這為后面的容錯(cuò)控制提供了很好的理論基礎(chǔ)。 接著在基于行為的多移動(dòng)機(jī)

3、器人編隊(duì)控制算法的基礎(chǔ)上，引入圖論的概念，將編隊(duì)與矩陣聯(lián)系起來(lái)，提出了用相鄰矩陣來(lái)描述多機(jī)器人編隊(duì)控制，并給出了編隊(duì)容錯(cuò)控制算法。 最后，由于容錯(cuò)控制實(shí)際上是編隊(duì)穩(wěn)定性問(wèn)題，鑒于輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論（Input-to-State Stability 簡(jiǎn)稱(chēng)ISS 理論）可以很好的對(duì)誤差大小進(jìn)行量化等優(yōu)點(diǎn)，我們引入該理論，將leader的輸入和編隊(duì)內(nèi)部狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)，建立編隊(duì)內(nèi)部誤差動(dòng)態(tài)方程，分別分析了串聯(lián)編隊(duì)和并聯(lián)編隊(duì)的穩(wěn)定性。針對(duì)上