多机器人系统的分布式协同控制是当前的热门研究领域,而一致性问题更是其中的一类基本问题。多机器人系统的一致性问题通常考虑的是系统中个体的内部状态,而在一些特殊的任务和环境中,个体间还需要在约束条件下达到和保持一定的几何结构,这就是多机器人系统协同控制中的编队一致性问题。多机器人系统的编队控制在各个领域有着巨大的应用前景,例如多飞行器编队飞行、协同货物运输和智能装配等。本文主要讨论了带有非完整约束的多机器人系统的编队一致性问题,利用系统中个体间有限的信息交换,设计编队控制协议,具体内容如下:(1)对一类带有非完整约束的轮式机器人进行动力学分析,建立系统的领航-跟随模型,通过坐标变换,将领航-跟随模型转换为误差系统模型,利用跟随机器人对领航机器人的状态误差设计分布式PID控制协议,并利用李雅普诺夫理论给出数学分析。在MRDS平台上,设计并实现了系统的编队实验,验证基于领导-跟随策略分布式PID控制协议的有效性。(2)对一类带有单目视觉的轮式机器人,通过导航坐标系-像素坐标系变换,建立基于单目视觉的数学模型。利用系统中个体间的距离设计Zipf分布作为个体间进行信息交换的耦合权重,减少机器人间的信息交换,降低机器人编队在复杂的通讯环境中对所有机器人状态信息的依赖程度。给出多机器人系统形成编队的一致性条件,并利用图论和李雅普诺夫稳定性理论证明在该条件下可实现系统编队收敛到期望的队形和虚拟领导者的运动规律上的目标。设计并实现了仿真实验和实物实验,验证所设计编队一致性协议的有效性。(3)基于无人驾驶汽车场景,设计并实现了车式机器人平台,并针对车式机器人建立带有非完整约束的数学离散模型。对车式机器人实时采集的图像进行分析,结合其离散数学模型,建立车式机器人的参考轨迹模型,设计了图像-状态信息转换机制,进而将车式机器人图像信息转换为自身状态信息。在此基础上,利用轨迹跟踪方法和一致性理论分别设计了车式机器人的导航控制协议和动态编队控制协议。设计并实现了相关仿真实验和实物实验,验证了算法的有效性。