基于改进微粒群算法的多机器人编队控制技术研究

作     者：程律 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵姝颖

授予年度：2013年

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] 0802[工学-机械工程] 

主      题：多机器人 编队控制 微粒群算法 惯性权重 MATLAB 

摘      要：在多机器人系统的研究中,多机器人编队控制技术是一个重要的研究方向,它有非常广泛的应用领域,通过多机器人编队控制技术可以完成许多复杂和危险的任务。因此对多机器人编队控制技术的研究具有重要的意义。 本文采用基于行为的虚拟领航跟随者法来研究多机器人编队控制,利用改进的微粒群算法来优化编队机器人的行为权重参数。首先在多机器人编队控制方法上,本文结合基于行为的方法和领航跟随者法提出了基于行为的虚拟领航跟随者法,以队形的几何中心作为虚拟领航机器人,其他实体机器人作为编队跟随机器人,以虚拟领航机器人为参考点完成编队任务;其次本文建立了环境模型和单机器人模型,定义了几种机器人的基本行为,利用基于Motor Schema结构的矢量合成法对机器人的基本行为进行合成,把合成结果作为机器人的行为输出;然后针对基本微粒群算法中采用固定的惯性权重使得算法收敛速度慢和收敛精度不高的问题,本文提出了基于动态惯性权重的改进微粒群算法,该算法主要是在算法迭代过程中对惯性权重进行非线性地递减,提高了算法的收敛速度和收敛精度;最后利用改进的微粒群算法优化编队机器人的行为权重参数,本文提出了基于改进微粒群算法的多机器人编队控制算法,并用MATLAB进行仿真,通过与未优化前的结果相比较,证明了基于改进微粒群算法的多机器人编队控制算法的有效性。 实验结果表明,改进的微粒群算法收敛速度快,收敛精度高,能找到更好地全局最优值;用改进的微粒群算法优化编队机器人的行为权重参数,可以有效地提高编队性能,同时也证明了基于改进微粒群算法的多机器人编队控制的可行性和有效性。