多移动微小型机器人编队控制与协作避碰研究

发布时间：2017-12-29 18:38

  本文关键词：多移动微小型机器人编队控制与协作避碰研究　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 多移动机器人 李雅普诺夫法 轨迹跟踪 协作避碰 编队控制

【摘要】：在多移动机器人协作中,编队控制是一个非常典型的研究问题,实用性较强。如何实时地避免机器人相互之间或者机器人与周围静态障碍物之间的碰撞,是编队控制中需要考虑的核心点之一。尤其机器人之间的避碰问题,将会影响整个系统的鲁棒性。所以,设计一种合理、有效的多机器人编队与避碰控制算法,具有重要的理论与现实意义。目前,现有的编队避碰方法虽然实现了多移动机器人的编队避障控制,提高了编队控制效率,但是在系统鲁棒稳定性、理论分析方面还不太完善。控制Lyapunov函数可以同时处理多移动机器人内部(模型结构或参数取值)和外部(扰动)不确定因素的鲁棒控制问题,并且将Lyapunov分析法直接应用于控制器设计的方法,近年来逐渐得到重视。因此,本文基于控制Lyapunov法设计了一个用于多机器人编队控制与协作避碰的控制器函数,并把该控制器应用到了多个微小型移动机器人的编队控制中。论文的主要工作如下:(1)根据微小型移动机器人所受的非完整约束,构建了运动学模型和避碰函数。为避免碰撞和奇异情况的发生,本文给出了一些合理假设。(2)设计了用于编队控制及协作避碰的控制器,且该控制器适用于每个微小型移动机器人。用李雅普诺夫分析法对系统进行了鲁棒稳定性分析。(3)分别完成了静态避障,协作避碰以及编队控制仿真,并对仿真结果进行了详细分析。(4)提出的编队避碰控制方法在由自主研发的微小型移动桌面机器人平台上进行了实际验证,并给出了仿真与实际运动之间误差的主要原因。实验结果表明,本文提出的运动模型以及避碰控制方法,解决了多移动机器人的编队控制和协作避碰问题,且能够保证该非完整系统的鲁棒稳定性。采用一种新的分布式控制方案,将编队控制转化为跟踪整个队形质心的轨迹,降低了控制的复杂度,从而可以较好地应用到计算资源有限的多移动微小型机器人中。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

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