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东南大学学报（自然科学版） 2010年第6期40卷 1190-1195页

作者：陈杨杨田玉平东南大学自动化学院南京210096

研究了三维空间中动力学模型描述的多飞行器在一组给定平面简单闭曲线上的寻迹编队控制问题,其中智能体的动态和给定轨道都是在固定直角坐标系下描述的.首先,通过管状邻域定理扩展平面轨道函数法,设计寻迹控制律,并用不变性原理证明了... 详细信息

研究了三维空间中动力学模型描述的多飞行器在一组给定平面简单闭曲线上的寻迹编队控制问题,其中智能体的动态和给定轨道都是在固定直角坐标系下描述的.首先,通过管状邻域定理扩展平面轨道函数法,设计寻迹控制律,并用不变性原理证明了寻迹子系统的稳定性.接着,根据轨道函数与弧长函数的关系来设计编队控制律,使得有向通信连接下的多飞行器沿着各自给定的轨道编队飞行,并且利用图论证明,当通信拓扑对应的有向图具有全局可达点时,设计的寻迹编队控制系统是渐进稳定的.最后,对5架飞行器的寻迹编队飞行进行了仿真,仿真结果证明了该方法的有效性.这种寻迹编队控制律可以应用于大范围区域的信息优化采集.

关键词：多智能体系统寻迹编队控制轨道函数图论

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未知流场环境下多智能体寻迹编队控制

未知流场环境下多智能体寻迹编队控制

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作者：何猛杭州电子科技大学

学位级别：硕士

多智能体寻迹编队控制属于多智能体系统协同控制领域中的一个热门问题,随着计算机、通信和人工智能等技术的发展,寻迹编队控制被应用到军事、航天、工业等多个领域。在以往的研究中,大多忽略了外部流场环境对寻迹编队的影响,即使考虑了... 详细信息

多智能体寻迹编队控制属于多智能体系统协同控制领域中的一个热门问题,随着计算机、通信和人工智能等技术的发展,寻迹编队控制被应用到军事、航天、工业等多个领域。在以往的研究中,大多忽略了外部流场环境对寻迹编队的影响,即使考虑了流场的作用,也是在假设流场模型信息完全已知或部分信息已知的情况下研究的。事实上,现实中的流场往往变化迅速,很难获取其信息模型。因此,研究在完全未知的流场环境下的多智能体寻迹编队控制问题具有重要的理论和现实意义。首先针对二维空间中具有独轮车运动学模型的多智能体容易受到外部流场干扰的问题,提出了一种基于非线性干扰观测器的寻迹编队控制方案,然后将上述方法扩展到三维空间中解决未知欧拉流场中的二阶智能体球面寻迹编队控制问题。主要研究内容如下:1.研究了二维未知欧拉流场中的寻迹编队控制问题,其中欧拉流场的流速大小和方向均未知。首先建立多智能体在未知欧拉流场的运动学模型,利用轨道几何扩张方法和一致性理论对寻迹编队控制问题进行描述。然后将未知流场视为干扰,提出了一种基于非线性扩展干扰观测器的寻迹编队复合控制器,实现智能体对给定轨道的跟踪和编队运动。最后通过数值仿真讨论了不同变化频率的流场对寻迹编队产生的影响,并与现有已知流场中的寻迹编队效果进行对比,进一步验证了控制方法的有效性。2.将二维平面的寻迹编队控制方法扩展到三维空间中,研究了未知欧拉流场中的二阶智能体球面寻迹编队控制问题。首先建立二阶智能体在未知流场中的运动学模型,利用球面的几何扩张方法和一致性理论对球面寻迹编队问题进行描述。然后将未知流场视为干扰,提出了一种基于改进型非线性干扰观测器的球面寻迹编队复合控制器,实现二阶智能体球面登陆、入轨和编队运动。最后通过MATLAB数值仿真,并与基于传统非线性干扰观测器控制的寻迹编队效果进行对比,进一步验证了理论算法的有效性。

关键词：寻迹编队控制多智能体系统干扰观测器欧拉流场几何扩张方法一致性理论

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基于流场协作估计的寻迹编队控制

基于流场协作估计的寻迹编队控制

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作者：王赞赞东南大学

学位级别：硕士

寻迹编队控制系统因其广泛应用于海洋信息采集和太空探索,一直以来都受到了广泛的关注。以往的研究大多数忽略了外部环境中流场对于多智能体运动的影响。实际上,流场的作用不仅会使智能体偏离自己的运动轨迹而且会破坏群体的队形。因此... 详细信息

寻迹编队控制系统因其广泛应用于海洋信息采集和太空探索,一直以来都受到了广泛的关注。以往的研究大多数忽略了外部环境中流场对于多智能体运动的影响。实际上,流场的作用不仅会使智能体偏离自己的运动轨迹而且会破坏群体的队形。因此,对流场环境中的寻迹编队控制问题的研究具有极其重要的理论和实际价值。本文首先基于一致性和自适应反步设计研究二维空间中欧拉流场作用下的鲁棒寻迹编队控制问题;接着,将上述方法扩展来处理三维空间中参数化流场下球面上的寻迹编队控制问题;最后,进一步扩展上述估计方法来解决对速度未知的移动目标的寻迹编队控制问题。主要内容如下:首先,研究了二维空间中基于欧拉流场估计的寻迹编队控制问题,其中欧拉流场流速方向已知但大小未知。通过自适应设计和一致性方法给出了欧拉流场速率的更新率。将轨道几何扩张方法与反步自适应设计相结合,先设计智能体沿着轨道法向和切向的速度的虚拟控制律实现寻迹编队,再设计智能体沿着轨道法向和切向加速度分量使得智能体实际的速度与虚拟控制律间的误差收敛到0。由LaSalle-Yoshizawa定理给出系统稳定的条件。仿真结果证明了理论算法的有效性。然后,研究了三维空间中基于参数流场估计的球面上的寻迹编队控制问题,其中参数流场的一组基向量已知但是系数未知。在对流场的未知系数进行自适应估计的基础上,利用球面的几何扩张方法和Lyapunov方法设计系统沿球面的法方向、经线方向以及轨道的切方向的控制输入,实现对给定轨道的追踪和预期的编队运动。利用LaSalle-Yoshizawa定理给出了系统的稳定性条件。数值仿真结果证明了结论的正确性。最后,研究了追踪移动目标的寻迹编队控制问题,其中目标的移动方向已知但速度大小未知。结合一致性方法和自适应方法设计了目标未知速率的更新率,采用反步自适应设计方法,基于相对位置信息设计智能体沿着轨道法向和切向的加速度分量来实现对移动目标的编队跟踪。最后,利用LaSalle-Yoshizawa定理给出了系统的稳定性证明,采用Matlab和Webots给出了算法的仿真结果。

关键词：多智能体系统寻迹编队控制协作自适应估计反步方法

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