收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于复拉普拉斯的分布式多自主体协调队形控制

王莉莉  
【摘要】:在自然环境中,一些动物以群体的方式进行生存。比如,蚂蚁群体有效地集体觅食、鸟类有序地集体迁徙、鱼群集体躲避捕食等。这些生物通过有限的信息检测和传递,基于局部的生物协作实现高效、有序的群体行为。从生物现象中得到启发,研究者希望利用一些简易、低成本的智能体,通过一些协调规则,模拟生物体之间的群体行为,使得这些自主体以某种自组织行为共同完成某项特定任务。自从二十世纪九十年代以来,关于多自主体系统的编队控制研究已经成为热点,并且发展很快。多自主体(包括水下、地面或空中机器人)协调完成任务具有很大的应用前景,如:在危险环境中进行搜索救援工作,海洋数据检索和抽样,监视/战斗任务等。 本文主要研究了静态拓扑和动态拓扑网络下的多自主机器人二维空间编队控制问题。 考虑静态拓扑网络的多自主体机器入的空间编队控制,分别针对无向拓扑结构和有向拓扑结构解决了以下两个问题:1、空间编队控制可实现的拓扑条件是什么?2、如何基于局部相对信息的分布式反馈控制实现编队镇定?考虑第一个问题,通过利用复拉普拉斯矩阵表征空间编队的线性约束,我们发现了相似空间编队的集合完全对应特定秩条件下的复拉普拉斯矩阵的零空间,从而获得了空间编队控制可实现的充分必要拓扑条件,即双根的(2-rooted,一种新的图的连通性)。考虑第二个问题,同样基于复拉普拉斯矩阵,我们获得了一个基于局部相对位置信息的分布式线性控制策略,并且论证了保证全局收敛稳定增益的存在性。另外,由于稳定增益可以用来任意配置闭环系统矩阵的特征值。因此,除了保证系统的全局稳定性之外,还可以实现其他性能指标,如鲁棒性、快速收敛性等。 考虑动态拓扑网络的多自主机器人编队控制,我们研究了更具一般性的有向拓扑结构。静态有向拓扑实现编队的充分必要拓扑条件是该拓扑是双根的。因此,我们假设动态的拓普网络在满足双根的有向拓扑网络见切换,给出停滞时间(dwell time)和平均停滞时间(average dwell time)的条件,保证多自主机器人在动态拓扑网络中实现全局稳定。除此之外,在停滞时间或者平均停滞时间提前已知的情况,我们给出了一个系统的方法保证系统能渐进稳定收敛到指定编队。在动态拓扑网络下给出了多自主机器人编队控制的一种探索性结果。 对于本文提出的分析方法和控制算法,不仅给出了严格的理论分析和数学证明,还通过Matlab仿真和基于ROVIO智能机器人实验平台验证理论分析的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孙晓,邱显焱;基于分布式网络化的包装生产线设计研究[J];包装工程;2004年06期
2 贾秋玲;闫建国;王新民;;基于势函数的多机器人系统的编队控制[J];机器人;2006年02期
3 吴波,胡春华,陈维克,杨叔子;基于多自治体的制造系统集成[J];华中理工大学学报;1996年09期
4 董胜龙,陈卫东,席裕庚;多移动机器人编队的分布式控制系统[J];机器人;2000年06期
5 谈大龙,黄闪,李淑华;分布自主协作式的多机器人系统研究[J];机器人;1996年06期
6 王争;何玉庆;韩建达;;多无人直升机的相对动力学建模方法及其编队控制[J];控制理论与应用;2011年01期
7 董胜龙,陈卫东,席裕庚;移动机器人的时间最优编队[J];控制与决策;2001年05期
8 程磊;王永骥;朱全民;;基于智能体的多移动机器人群集编队控制系统[J];系统工程与电子技术;2006年05期
9 彭和;余萍;彭生祥;鲍安红;白雪飞;;基于遗传算法的多移动机器人编队行为控制[J];西南农业大学学报(自然科学版);2006年03期
10 张凤;孙哲;孟彬;;多移动机器人编队控制研究进展[J];大众科技;2009年10期
11 高磊;闫敬;;多智能体编队避障算法研究[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2010年03期
12 王春芳;;多机器人编队的仿真与监控系统设计[J];信息与电脑(理论版);2010年08期
13 宋敏;魏瑞轩;沈东;胡明朗;;基于非线性动态逆的无人机编队协同控制[J];控制与决策;2011年03期
14 郝博;秦丽娟;翁志锋;;基于leader-follower的混合式多机器人编队控制方法[J];火力与指挥控制;2011年04期
15 王银涛;黄越;李俊兵;;基于路径参数协同的多移动机器人编队控制[J];计算机仿真;2011年06期
16 程磊,王永骥,朱全民;基于通信的多移动机器人编队控制系统[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年11期
17 朱法强;尹怡欣;;一种引入通信的多移动机器人编队方法[J];计算机应用研究;2007年10期
18 雷艳敏;冯志彬;宋继红;;基于行为的多机器人编队控制的仿真研究[J];长春大学学报;2008年08期
19 杨洪勇;李晓;;时延多智能体系统的编队控制[J];浙江大学学报(工学版);2010年07期
20 王银涛;严卫生;闫伟;;多智能体信息一致性在机器人编队控制中的应用[J];火力与指挥控制;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭力;李超;赵龙;谈金东;;基于移动传感网络模型的多机器人编队控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 任锐;王晓丽;周浔;;基于势函数的多智能体编队控制[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
3 杨雪榕;王兆魁;梁加红;;跟飞编队构型的Lyapunov控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
4 杨洪勇;刘启明;;时延不同的二阶多智能体系统的编队控制[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
5 曾建潮;薛志斌;;智能群体的微分动力模型描述与仿真[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
6 陈杨杨;田玉平;;多移动机器人的分布式编队与避障控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 韩翃;康凤举;王圣洁;姚林海;;多UUV编队队形控制仿真智能决策技术研究[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
8 薛栋;姚静;余有灵;胡俊杰;;具有切换拓扑和非线性环节的关联多智能体系统一致性分析[A];第五届全国复杂网络学术会议论文(摘要)汇集[C];2009年
9 刘华罡;方浩;毛昱天;曹虎;贾睿;;多智能体系统分布式群集运动与避障控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 杨洪勇;路兰;李晓;;时延多智能体系统的群集运动[A];第五届全国复杂网络学术会议论文(摘要)汇集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓彦松;多自主体编队及协调控制研究[D];电子科技大学;2013年
2 杨熙鑫;自主式水下航行器的点镇定及编队控制研究[D];中国海洋大学;2012年
3 刘海林;自主式水下航行器的最优编队控制研究[D];中国海洋大学;2013年
4 袁健;网络环境下多自主水下航行器编队控制研究[D];中国海洋大学;2011年
5 吉莉;内编队重力场测量卫星系统控制方法研究[D];国防科学技术大学;2012年
6 钱臻;基于组合定位技术的多智能车辆合作编队仿真技术研究[D];东北林业大学;2012年
7 彭周华;舰船编队的鲁棒自适应控制[D];大连海事大学;2011年
8 姜丽梅;弱通信条件下多AUV编队控制及协作机制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 申动斌;有限领导者速度信息下的多机器人编队控制[D];华南理工大学;2013年
10 金久才;无人海洋可控探测平台的智能观测技术[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王莉莉;基于复拉普拉斯的分布式多自主体协调队形控制[D];浙江大学;2014年
2 许尤坤;舰船编队控制问题研究[D];大连海事大学;2010年
3 钱方;基于反馈线性化的车辆编队控制[D];大连海事大学;2011年
4 刘建平;障碍空间中的无人机编队控制研究[D];吉林大学;2010年
5 王景伟;库仑力两星编队稳定性分析及队形控制方法[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 郭伟强;基于一致性理论的无人机编队控制器设计[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 郑荣濠;多自主移动机器人的编队控制及稳定性分析[D];浙江大学;2010年
8 韩娜妮;基于一致性协议的多智能体系统分布式编队控制的研究[D];燕山大学;2010年
9 张顺;移动多智能体系统的编队控制及其鲁棒性分析[D];鲁东大学;2012年
10 邵士凯;多智能体系统最优持久编队生成与圆形编队控制[D];燕山大学;2013年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 特约记者 钟魁润 本报记者 尹航 通讯员 李彦林;护航手段的崭新探索[N];解放军报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978