多移動(dòng)微小型機(jī)器人編隊(duì)控制與協(xié)作避碰研究.pdf

1、在多移動(dòng)機(jī)器人協(xié)作中，編隊(duì)控制是一個(gè)非常典型的研究問(wèn)題，實(shí)用性較強(qiáng)。如何實(shí)時(shí)地避免機(jī)器人相互之間或者機(jī)器人與周圍靜態(tài)障礙物之間的碰撞，是編隊(duì)控制中需要考慮的核心點(diǎn)之一。尤其機(jī)器人之間的避碰問(wèn)題，將會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性。所以，設(shè)計(jì)一種合理、有效的多機(jī)器人編隊(duì)與避碰控制算法，具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前，現(xiàn)有的編隊(duì)避碰方法雖然實(shí)現(xiàn)了多移動(dòng)機(jī)器人的編隊(duì)避障控制，提高了編隊(duì)控制效率，但是在系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性、理論分析方面還不太完善。

2、控制Lyapunov函數(shù)可以同時(shí)處理多移動(dòng)機(jī)器人內(nèi)部（模型結(jié)構(gòu)或參數(shù)取值）和外部（擾動(dòng)）不確定因素的魯棒控制問(wèn)題，并且將Lyapunov分析法直接應(yīng)用于控制器設(shè)計(jì)的方法，近年來(lái)逐漸得到重視。因此，本文基于控制Lyapunov法設(shè)計(jì)了一個(gè)用于多機(jī)器人編隊(duì)控制與協(xié)作避碰的控制器函數(shù)，并把該控制器應(yīng)用到了多個(gè)微小型移動(dòng)機(jī)器人的編隊(duì)控制中。論文的主要工作如下：
　?。?）根據(jù)微小型移動(dòng)機(jī)器人所受的非完整約束，構(gòu)建了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和避碰函數(shù)。為

3、避免碰撞和奇異情況的發(fā)生，本文給出了一些合理假設(shè)。
　?。?）設(shè)計(jì)了用于編隊(duì)控制及協(xié)作避碰的控制器，且該控制器適用于每個(gè)微小型移動(dòng)機(jī)器人。用李雅普諾夫分析法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了魯棒穩(wěn)定性分析。
　?。?）分別完成了靜態(tài)避障，協(xié)作避碰以及編隊(duì)控制仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　?。?）提出的編隊(duì)避碰控制方法在由自主研發(fā)的微小型移動(dòng)桌面機(jī)器人平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)際驗(yàn)證，并給出了仿真與實(shí)際運(yùn)動(dòng)之間誤差的主要原因。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果