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近年来,多智能体系统的协同控制问题受到极大关注,而多智能体系统的编队控制问题作为研究协同控制问题的重要基础,一直是研究的热点之一。 在编队控制问题中,常用的编队控制方法主要有基于一致性法、基于行为法、基于虚拟结构法、基于人工势场法和基于领航-跟随法等。在这些编队方法中,领航-跟随法得到了广泛应用且成为最普遍采用的编队方法之一。本文受到一致性问题中的基于邻居的局部控制律以及基于邻居的状态估计规则的启发,设计了一种基于领航-跟随法的新型编队控制器。分别采用理论证明、计算机仿真、在无线传感器网络试验系统中实验以及采用实物机器人进行编队实验4种方式论证和验证了算法的正确性和有效性以及实际可行性。 本文的主要工作和创新之处体现在以下几个方面: (1)通过引入基于邻居的状态估计规则和局部控制律,设计了一种基于领航-跟随法的新型编队控制器。在该控制器中,通过设定跟随者和领航者之间的相对坐标可以方便地实现任意形状编队;在控制器中引入坐标旋转公式,可以实现整个队形随着领航者运动方向的变化而做相应旋转。 (2)设计并搭建了一套基于无线传感器网络的多智能体控制实验系统。该系统硬件部分以CC2530-MDK作为网络节点,用于模拟多智能体系统中的智能体。PC端则采用Matlab Gui设计了一套控制软件,用于在线实时控制各个网络节点,实时地接收并显示、处理来自各个节点的数据。 (3)采用三个Amigobot机器人进行了编队控制实验,从而用实际系统验证了所设计的新型编队控制器的正确性和有效性,也为实现多智能体系统从理论研究到实际应用提供了有效的依据。