群體機器人一致性及編隊控制研究.pdf

1、近年來，隨著機器人的工作環(huán)境和任務(wù)變的越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的單機器人或多機器人在外部環(huán)境信息的獲取及處理的能力是有限的，其發(fā)展存在著一定的瓶頸。而受群體生物啟發(fā)的群體機器人結(jié)構(gòu)簡單，容易設(shè)計和制造，使用成本更低，而且，群體機器人的可擴展性、靈活性、柔性和魯棒性等都占有更大的優(yōu)勢，因此群體機器人有著十分廣泛的應(yīng)用前景。本文研究了群體機器人一致性以及編隊控制方法，具體研究內(nèi)容和成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)基于代數(shù)圖論及矩陣論的

2、方法介紹了群體機器人一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)一致性方法。針對現(xiàn)有文獻(xiàn)中極少有考慮輸入受限的一致性方法，給出了一種具有輸入受限的一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)一致性方法，采用Lyapnov穩(wěn)定性定理證明了這種方法的穩(wěn)定性。運用MATLAB進(jìn)行了大量的仿真，驗證了一致性方法及相關(guān)定理的正確性。
　　(2)研究了群體機器人一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)編隊控制方法，在此基礎(chǔ)上，運用本文所給出的輸入受限一致性方法，提出了具有輸入受限的群體機器人一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)編隊控

3、制方法。通過仿真得出，這種方法可以有效改善現(xiàn)有算法，從而能夠更好的運用到實際中。
　　(3)給出了基于領(lǐng)導(dǎo)者的群體機器人編隊控制方法，并提出了一種基于領(lǐng)導(dǎo)者的群體機器人編隊導(dǎo)航控制方法，該方法采用分層控制策略，即:目標(biāo)層、領(lǐng)導(dǎo)層、跟隨層。該方法可針對多個子集構(gòu)成的群體機器人系統(tǒng)進(jìn)行有效的編隊導(dǎo)航控制。
　　(4)開發(fā)了一種多功能、低成本、模塊化的群體機器人實驗平臺，并利用該實驗平臺對本文所給出的群體機器人控制方法進(jìn)行了實驗。