多个移动机器人的编队控制研究

《东北大学》 2009

黄小琦

[摘要]: 近年来，随着计算机技术和无线通信技术的发展，多机器人的协作与合作已成为可能，并已得到越来越广泛的应用. 多个机器人的协调与协作可以完成单个机器人难以完成的任务. 其中，编队问题是研究其他协调与合作问题的基础，也是的热门话题. 所谓的编队控制是指这样一种控制技术，其中多个机器人在到达目的地时在满足环境约束的同时保持一定的编队. 针对这一问题，本文研究了无障碍和无障碍环境下的多个移动机器人的编队控制，建立了编队控制系统的系统模型，设计了控制器，并对系统的稳定性进行了分析和仿真. 主要工作如下: 首先，研究了在可访问环境中形成多个移动机器人的问题. 通过跟随器导航来控制编队，并在笛卡尔坐标系中建立运动学模型，从而成功地避免了在建立极坐标运动学模型时固有的奇异性问题，并使用输入/输出反馈线性度进行控制. 旨在确保系统输出遵循指数规律来跟踪预期输出. 分析了地层的稳定性，得到了闭环控制律下的稳定性结论，为闭环控制律下前随层地层的稳定性奠定了理论基础. 仿真结果验证了该控制方法的有效性. 其次移动机器人编队，针对输入输出反馈线性化方法的不足以及实际应用中必须解决不确定性的问题，提出了滑模控制，设计了滑模面和控制律，并由Lyapunov进行了验证. 稳定性理论渐进稳定性. 仿真结果表明，该控制器可以稳定整个地层并且对不确定性具有鲁棒性. 最后移动机器人编队，研究了在障碍环境中形成多个移动机器人的问题. 提出了分层控制的思想，克服了集中控制和分散控制的缺点;提出将虚拟机器人作为整个团队的领导者机器人，从而解决了系统对领导者机器人的安全性要求过高的问题. 提出了整体地层反馈的思想. 基于行为的方法无法保证地层稳定性的缺点，从而实现对地层的平稳控制. 理论证明和仿真结果表明，该系统的稳定性和鲁棒性得到了明显的改善.

[学位授予单位]: 东北大学

[学位程度]: 硕

[获奖年份]: 2009

[类别编号]: TP242

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