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基于循环追踪的船舶圆形编队控制

厦门大学学报（自然科学版） 2015年第1期54卷 93-98页

作者：夏盈盈孙洪飞厦门大学信息科学与技术学院福建厦门361005

针对欠驱动船舶之间的协同合作问题,对船舶的圆形编队控制进行了研究.采用坐标变换,得到新的船舶圆形编队控制的运动学模型.基于这种模型,运用循环追踪控制策略,得到船舶圆形编队的虚拟控制输入量.由于采用循环追踪控制,故每艘船只需了... 详细信息

针对欠驱动船舶之间的协同合作问题,对船舶的圆形编队控制进行了研究.采用坐标变换,得到新的船舶圆形编队控制的运动学模型.基于这种模型,运用循环追踪控制策略,得到船舶圆形编队的虚拟控制输入量.由于采用循环追踪控制,故每艘船只需了解所追踪的前一艘船的信息,而不需要知道其他船舶的信息就可以得到期望的整体队形要求,因此是所需通信数较少的方法之一.考虑船舶欠驱动的特点,将虚拟输入量与反步控制算法相结合,得到船舶圆形编队的实际控制输入.最后通过数值仿真,验证了该编队控制策略的有效性,实现了预期的编队控制目标.

关键词：欠驱动船舶圆形编队循环追踪反步法

基于循环追踪策略的多AUV圆形编队控制研究

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基于循环追踪策略的多AUV圆形编队控制研究

作者：陈新年哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）作为探索海洋的利器一直是研究的焦点。相对于单体AUV,多AUV有着更大的作业空间和更强的作业性能,所以多AUV编队控制愈发受到研究人员的关注。在众多AUV编队队形中,圆形编队在执行... 详细信息

自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）作为探索海洋的利器一直是研究的焦点。相对于单体AUV,多AUV有着更大的作业空间和更强的作业性能,所以多AUV编队控制愈发受到研究人员的关注。在众多AUV编队队形中,圆形编队在执行目标围捕,大范围搜索等任务时有着不可小觑的优势。本文针对多AUV圆形编队控制,通过使用循环追踪策略来生成圆形编队轨迹,并结合AUV轨迹跟踪控制器实现AUV圆形编队。具体的研究内容有以下几个方面。首先,建立AUV六自由度运动学和动力学模型,并将AUV模型简化至水平面模型。设计AUV水平面轨迹跟踪导引律,以期望轨迹点位置信息作为输入得到AUV运动的参考状态变量,从而建立跟踪误差方程。基于滑模控制和双环控制结构设计AUV轨迹跟踪控制器。控制系统的稳定性借由Lyapunov稳定性定理进行证明。最后设计仿真验证轨迹跟踪控制的可行性和有效性。其次,对循环追踪策略中的部分线性循环追踪和非线性循环追踪进行分析,通过使用循环追踪策略生成圆形编队轨迹,结合AUV轨迹跟踪控制器实现AUV圆形编队控制。设计仿真验证不同循环追踪策略作用在AUV圆形编队控制中的可行性和有效性。分析基于不同循环追踪策略的AUV圆形编队的特点以及设定圆形编队队形特征上存在的不足。再次,对一种改进的循环追踪策略进行分析,明确其相对于其他循环追踪策略可自定义编队圆心和半径的优点。通过在编队成员中加入“观察者”这一角色,实现了基于改进循环追踪策略的圆形编队轨迹生成。通过与AUV轨迹跟踪控制器的结合,实现圆形编队控制。通过设计不同的仿真实验,验证基于改进循环追踪策略的圆形编队控制的有效性以及所形成的圆形编队的优势和不足。基于改进循环追踪策略特点,设计编队成员增减时的编队重组策略,并设计仿真验证其可行性和有效性。最后,基于匈牙利算法设计了圆形编队优化轨迹。优化轨迹对编队中成员的位置以及艏向角调整,使得编队成员在任意初始位置处,可以花费更少的时间实现在目标圆形编队上的均匀分布。最后设计仿真验证优化轨迹的可行性和优化效果。

关键词：圆形编队滑模控制循环追踪匈牙利算法

感知受限下多智能体系统圆形编队的变换和相位分配控制设计

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感知受限下多智能体系统圆形编队的变换和相位分配控制设计

作者：任东旭大连海事大学

学位级别：硕士

多智能体系统相关问题的研究近些年正备受瞩目,原因在于其在灵活性、鲁棒性和低能耗等特点上的显著优势。而先进的控制理论和计算机科学为这一问题的深入研究提供了可能。本文讨论的内容主要集中在多智能体系统的编队问题研究上。特别的... 详细信息

多智能体系统相关问题的研究近些年正备受瞩目,原因在于其在灵活性、鲁棒性和低能耗等特点上的显著优势。而先进的控制理论和计算机科学为这一问题的深入研究提供了可能。本文讨论的内容主要集中在多智能体系统的编队问题研究上。特别的,以圆形编队为基础,讨论和研究圆形编队的变换控制(移动和放缩)、相位分布控制及感知受限问题。详细概述如下:1.圆形编队的变换运动控制。圆形编队的变换运动包括移动、收缩和旋转。由于圆形编队控制算法已实现其旋转运动而不做进一步探讨,因此本文首先分别讨论并设计了编队的移动和收缩两种变换运动控制策略。其中,在编队的移动控制问题中提出了平行(不旋转)和平移(旋转)两种控制策略,而编队收缩问题也根据改变的控制变量不同(线速度、角速度和半径)被分别展开讨论和控制策略设计。2.圆形编队的自定义相位分布控制。为改进当前圆形编队相位均匀分配局限性的不足,本文改进了相位分配控制算法并设计了可按自定义相位配置分布的圆形编队控制策略。首先提出基于单积分模型的控制算法,然后将其推广至复杂一些的单轮车模型。此外,还提出智能体在圆形编队上的相位定位问题。3.基于感知受限的圆形编队控制。为了实现感知受限下的圆形编队控制,假设智能体在不能使用距离信息而仅使用方位角信息的条件下设计了多智能体系统的圆形编队环航控制算法。为达到这一目的,本文采用了一种新的目标位置估计算法来实现对目标的定位和跟踪,同时结合前面提出的自定义相位分配的圆形编队控制算法,形成一个完整的编队控制策略。同样,分别提出单积分和单轮车两种模型下的控制策略。

关键词：多智能体圆形编队相位分配感知受限相位角

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具有避障功能的多智能体系统编队控制

科学技术与工程 2024年第25期24卷 10841-10847页

作者：杨宇硕肖迪刘志坚胡元王宏伟大连理工大学控制科学与工程学院大连116024 大连博岳智能装备有限公司大连116024

针对二维平面内多个匿名智能体,研究了多智能体系统的编队避障控制问题。目标是使得在平面内随机分布的匿名智能体在规定时间内完成避障渐进收敛到达目标圆上,然后根据编队控制律在圆上完成指定队形。基于人工势场法实现规避障碍物的功... 详细信息

针对二维平面内多个匿名智能体,研究了多智能体系统的编队避障控制问题。目标是使得在平面内随机分布的匿名智能体在规定时间内完成避障渐进收敛到达目标圆上,然后根据编队控制律在圆上完成指定队形。基于人工势场法实现规避障碍物的功能,通过增加随机扰动解决了智能体处于局部最小值区域无法移动的问题。引入李雅普诺夫函数并通过定理证明了所设计控制律的稳定性。最后,通过模拟仿真证明了避障功能的有效性以及控制律的准确性。

关键词：多智能体系统分布式控制人工势场法圆形编队

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多智能体复权网络中的一致性及其应用

多智能体复权网络中的一致性及其应用

作者：林琳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

多智能体系统在实权网络中的一致性问题在一些文献中已经有所研究。复值系统能够应用于模拟包括复值信号和飞机运动在内的许多现象,从而自然的出现了一个问题:在某种意义上我们是否能够在复权网络中建立一致性。对此,本文给出了肯定的... 详细信息

多智能体系统在实权网络中的一致性问题在一些文献中已经有所研究。复值系统能够应用于模拟包括复值信号和飞机运动在内的许多现象,从而自然的出现了一个问题:在某种意义上我们是否能够在复权网络中建立一致性。对此,本文给出了肯定的答案。更确切的说,本文给出了复权网络中所有智能体能够实现模一致即所有智能体达到相同的模。第二章给出了本文所使用的一般记号以及关于复权图的定义。给出了有向图的Laplacian矩阵特征值的性质。然后,给出了受扰动的Laplacian矩阵特征值的性质与其相应有向图的连通性之间的关系。最后,给出了复权图中的对角均等矩阵Hurwitz稳定的充分必要条件。第三章给出连续时间和离散时间下模一致的充分必要条件,明确揭示了网络的连通性和复权的结构性质如何共同地影响模一致性。为实现任意形状编队给出了比例一致的概念及系统实现比例一致的条件。作为一个特殊情况,得到了符号图上的二分一致的结果。第四章主要将模一致性结果应用于智能体系统平面上的圆形编队。首先给出了具有相对位置圆形编队的定义,即需要所有的智能体收敛到以给定点为圆心的公共圆且智能体间按指定的角度间隔和顺序排列成期望的形式。得到的主要结果为具有相对位置的圆形编队能够实现当且仅当有向通信图有一个生成树。但它的半径和绝对位置并不确定。为了完全决定一个圆形编队,接着给出了具有绝对位置圆形编队的控制。应用牵制控制方法,发现绝对位置的圆形编队能够通过单一的局部控制器实现当且仅当有向通信图有一个生成树。

关键词：复权有向图模一致圆形编队比例一致 Hurwitz稳定