嵌套运动饱和下分布式多移动机器人反振荡安全编队控制

作     者：郑志 江涛 杨玥 苏晓杰 

作者机构：重庆大学自动化学院 西安建筑科技大学信息与控制工程学院 

出 版 物：《自动化学报》 (Acta Automatica Sinica)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(62173051,62106027,62306228) 陕西省重点研发项目(2024GX-YBXM-132)资助 

主　　题：分布式移动机器人编队 嵌套运动饱和 动态安全围栏 低触发势能函数 自适应振荡抑制 

摘      要：运动受速度和加速度嵌套饱和约束,而反应式躲避安全机制下分布式编队互联的移动机器人更易触发该嵌套饱和,从而引起编队的剧烈振荡,所以需要研究该情况下多移动机器人平滑安全协同及其振荡自适应抑制方法.故以分布式网络中的移动机器人为研究对象,首先构建基于视线和速度的低触发势能函数,实现邻近编队机器人近距排斥作用下的避碰保持;引入驱动机器人绕过障碍物的安全加速度包络,并复合近距排斥的弱能量、低触发势能,避免与非合作障碍物的碰撞.其次,嵌入复合自适应辅助动态系统,平滑躲避过程中触发的嵌套运动饱和和安全加速度约束引起的轨迹振荡;设计复合非线性反馈框架下的分布式编队控制器,融合混合的躲避和振荡抑制机制,实现多机器人障碍环境下的安全编队.最后,与现有安全编队方法进行对比仿真和实验验证,结果表明该方法在嵌套运动饱和约束下可显著提升编队的平滑和安全性能.