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多移动机器人的领航-跟随编队避障控制 被引量：16
1
作者 罗京 刘成林 刘飞 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期202-212,共11页
针对多移动机器人的编队控制问题,提出了一种结合Polar Histogram避障法的领航-跟随协调编队控制算法。该算法在领航-跟随l-φ编队控制结构的基础上引入虚拟跟随机器人,将编队控制转化为跟随机器人对虚拟跟随机器人的轨迹跟踪控制。结... 针对多移动机器人的编队控制问题,提出了一种结合Polar Histogram避障法的领航-跟随协调编队控制算法。该算法在领航-跟随l-φ编队控制结构的基础上引入虚拟跟随机器人,将编队控制转化为跟随机器人对虚拟跟随机器人的轨迹跟踪控制。结合移动机器人自身传感器技术,在简单甚至复杂的环境下为机器人提供相应的路径运动策略,实现实时导航的目的。以两轮差动Qbot移动机器人为研究对象,搭建半实物仿真平台,进行仿真实验。仿真结果表明:该方法可以有效地实现多移动机器人协调编队和避障控制。 展开更多
关键词 多移动机器人 领航-跟随 编队控制 避障
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非完整移动机器人领航-跟随编队分布式控制 被引量：13
2
作者 易国 毛建旭 +2 位作者 王耀南 郭斯羽 缪志强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2266-2272,共7页
针对非完整移动机器人运动学模型的特点,并且考虑机器人之间的交互关系是局部的,提出了一种基于领航-跟随的非完整多移动机器人分布式编队控制方法。首先提出了一种分布式估计策略,为每个跟随机器人估计(虚拟)领航机器人的位置、方向、... 针对非完整移动机器人运动学模型的特点,并且考虑机器人之间的交互关系是局部的,提出了一种基于领航-跟随的非完整多移动机器人分布式编队控制方法。首先提出了一种分布式估计策略,为每个跟随机器人估计(虚拟)领航机器人的位置、方向、线速度等状态;接着利用每个跟随机器人的跟踪误差设计了编队控制算法;使用Lyapunov工具对算法进行了渐近稳定性和收敛性分析;最后,构建了多移动机器人视觉定位与控制实验平台,通过仿真和实验验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 非完整移动机器人 编队控制 领航-跟随 分布式控制
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基于领航者的多UUV协调编队滑模控制 被引量：10
3
作者 李娟 马涛 刘建华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期350-357,共8页
针对多无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)编队控制易受外界环境扰动的问题,本文提出一种基于领航者的鲁棒滑模编队控制方法。该方法采用滤波反步法设计控制器,使领航者跟踪期望路径。为了使跟随者能够更好地跟踪上领航者... 针对多无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)编队控制易受外界环境扰动的问题,本文提出一种基于领航者的鲁棒滑模编队控制方法。该方法采用滤波反步法设计控制器,使领航者跟踪期望路径。为了使跟随者能够更好地跟踪上领航者,利用领航者的位置与速度信息进行编队控制器设计,增加系统的鲁棒性的同时,分别对跟随者的纵向速度误差和横向速度误差进行了积分滑模面的设计。仿真结果表明:针对外界环境扰动及参数的不确定性,本文所提出的鲁棒性的滑模编队控制器是切实有效的。 展开更多
关键词 多无人水下航行器 领航-跟随 路径跟踪 二阶滤波器 滤波误差补偿回路 滤波反步法 滑模控制 编队 协调控制
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多移动机器人的协同编队控制 被引量：9
4
作者 师五喜 王健 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期63-68,共6页
为了解决多移动机器人的协同编队控制问题,提出了一种基于运动学模型的编队控制方法。该方法在领航-跟随编队控制结构的基础上引入虚拟机器人,在全局坐标系下建立跟随机器人与虚拟机器人的误差方程,将编队问题转化为跟随机器人对虚拟机... 为了解决多移动机器人的协同编队控制问题,提出了一种基于运动学模型的编队控制方法。该方法在领航-跟随编队控制结构的基础上引入虚拟机器人,在全局坐标系下建立跟随机器人与虚拟机器人的误差方程,将编队问题转化为跟随机器人对虚拟机器人的轨迹跟踪问题,在此基础上设计编队控制器,并证明了在该编队控制器作用下跟踪误差能够收敛到原点的小邻域内。仿真与实验结果表明:编队系统稳定运行,即当t→∞时,位姿误差(xe,ye,θe)将收敛到原点的邻域内,速度趋近一常值。 展开更多
关键词 移动机器人 编队控制器 领航-跟随 运动学模型
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基于领航-跟随法的多机器人系统轨迹跟踪控制（英文） 被引量：8
5
作者 陈梅 丁明刚 郑涛 《控制工程》 CSCD 北大核心 2019年第1期37-42,共6页
建立了非完整约束移动机器人模型,对其轨迹跟踪问题和队形控制问题进行了讨论。依据Lyapunov稳定性理论和领航-跟随法分别设计了领航机器人跟踪希望轨迹的控制律和跟随机器人保持一定队形跟踪领航机器人的控制律。提出了一种多机器人系... 建立了非完整约束移动机器人模型,对其轨迹跟踪问题和队形控制问题进行了讨论。依据Lyapunov稳定性理论和领航-跟随法分别设计了领航机器人跟踪希望轨迹的控制律和跟随机器人保持一定队形跟踪领航机器人的控制律。提出了一种多机器人系统的队形轨迹跟踪控制方法。仿真结果表明了应用所设计的多机器人队形轨迹跟踪控制律,各机器人能够较快地形成希望队形,并按希望队形跟踪希望轨迹,验证了此控制方法的有效性。 展开更多
关键词 多机器人系统 队形轨迹跟踪 LYAPUNOV函数 领航-跟随
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基于路径跟随的改进领航-跟随无人机协同编队方法 被引量：7
6
作者 胡阳修 贺亮 +2 位作者 赵长春 陈扬 钱洲元 《飞控与探测》 2021年第2期26-35,共10页
针对集群无人机完成高精度协同编队的需要,提出了一种基于路径跟随的改进领航-跟随无人机协同编队方法。首先,在传统A*算法的基础上,引入了障碍威胁系数改进A*算法,为领航无人机规划从起点到目标的全局安全路径;其次,采用Hermite多项式... 针对集群无人机完成高精度协同编队的需要,提出了一种基于路径跟随的改进领航-跟随无人机协同编队方法。首先,在传统A*算法的基础上,引入了障碍威胁系数改进A*算法,为领航无人机规划从起点到目标的全局安全路径;其次,采用Hermite多项式对领航无人机的全局安全路径离散化后进行参数化表示;当遇到新的障碍信息时,利用改进A*算法重新规划路径;随后,领航无人机将跟随无人机的空间编队信息与编队路径参数信息在集群中完成同步;最后,基于一致性原理设计了编队队形协同控制器,并基于改进人工势场法设计了动态避障控制器。仿真结果表明,与传统的领航-跟随方法相比,该方法可以降低编队误差,提高了复杂曲线路径下无人机的编队精度与稳定性,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 集群 领航-跟随 曲线拟合 路径跟随 协同编队
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水面无人艇领航-跟随固定时间编队控制 被引量：7
7
作者 李贺 王宁 薛皓原 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第2期111-118,共8页
[目的]为解决复杂扰动下的领航—跟随水面无人艇(USV)编队控制问题,提出一种固定时间控制(FTC)方法。[方法]针对跟踪控制子系统,设计一种基于积分滑模的固定时间跟踪控制(IMS-FTC)策略;针对编队控制子系统,设计一种基于有限时间扰动观... [目的]为解决复杂扰动下的领航—跟随水面无人艇(USV)编队控制问题,提出一种固定时间控制(FTC)方法。[方法]针对跟踪控制子系统,设计一种基于积分滑模的固定时间跟踪控制(IMS-FTC)策略;针对编队控制子系统,设计一种基于有限时间扰动观测器的固定时间编队控制(FDO-FFC)策略;基于Lyapunov稳定性理论证明所设计的编队控制方法的整体稳定性。[结果]采用经典CyberShip II试验模型进行仿真研究,结果显示所设计的控制方案能够有效提高领航—跟随USV编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]研究成果可为无人艇编队控制系统设计提供先进的技术手段。 展开更多
关键词 水面无人艇 舰艇编队 固定时间编队控制 积分滑模控制 有限时间扰动观测器 领航—跟随
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仿雁群行为的领航-跟随无人机编队控制 被引量：2
8
作者 彭建帅 付兴建 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第1期113-118,共6页
受大雁飞行行为的启发,提出了一种仿雁群行为的领航-跟随控制,设计了有人/无人机编队队形保持控制策略。首先,从编队体系和控制原理角度设计了领航机的运动学模型,通过接收领航机相对跟随机位置的测量值,对编队的航向、马赫数和高度进... 受大雁飞行行为的启发,提出了一种仿雁群行为的领航-跟随控制,设计了有人/无人机编队队形保持控制策略。首先,从编队体系和控制原理角度设计了领航机的运动学模型,通过接收领航机相对跟随机位置的测量值,对编队的航向、马赫数和高度进行实时控制。再考虑跟随机配对受外界干扰情况,针对编队运动学模型特点设计了动态反馈自适应编队队形保持控制方法。最后,利用MATLAB进行了基于所建立的长机模型和僚机模型的仿真,结果表明无人机能够基于雁群群体行为机制,形成编队,并变换队形后能迅速稳定并保持队形,且当无人机群受到外界干扰时,编队的速度和航向角始终趋于期望值,验证了仿雁群行为的领航-跟随无人机编队的有效性。 展开更多
关键词 有人/无人机编队 雁群行为 领航-跟随 动态反馈
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多移动机器人协作转运系统控制与试验
9
作者 赵蕾磊 《机床与液压》 北大核心 2024年第9期52-60,共9页
多机器人系统可使用多个功能相对简单的机器人执行较为复杂的任务。相比单一机器人运输,多机器人系统在超大、超重部件的转运上展现出更高的灵活性、可扩展性、多产品适应性等优势。提出一种多移动机器人协作转运系统,可实现多台移动机... 多机器人系统可使用多个功能相对简单的机器人执行较为复杂的任务。相比单一机器人运输,多机器人系统在超大、超重部件的转运上展现出更高的灵活性、可扩展性、多产品适应性等优势。提出一种多移动机器人协作转运系统,可实现多台移动机器人负载同一工件在无轨迹约束、无负载框架约束下的稳定运行。基于协作定位及领航-跟随编队控制方法,将有限的轮系驱动能力与纠偏需求相结合输出跟随单元控制量,可充分发挥全舵轮驱动移动机器人全向移动优势,保证速度指令有效并使位姿偏差减小并趋于稳定。考虑实际应用场景,在各机器人顶部设置全向力浮动机构以减小车组间相对位姿偏差对工件产生的外力影响。搭建由4台移动机器人组成的协作转运平台并进行试验,试验结果表明:在该控制方法下整个编队系统可稳定运行,直线、弧线轨迹下各从车相对位置偏差不大于40 mm,姿态偏差不大于6°。 展开更多
关键词 多机器人系统 协作转运 协作定位 领航-跟随 舵轮控制
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基于一致性的多无人机编队算法研究 被引量：5
10
作者 高鹏程 刘小雄 +1 位作者 黄剑雄 梁晨 《计算机测量与控制》 2021年第3期197-202,共6页
多无人机协同编队是无人机技术发展的重要方向,相比于单架无人机,编队协同能够增大搜索面积,提高无人机执行任务的效率;为了提高编队控制算法的控制效果和执行效率,以一致性理论为基础,针对无人机的特点和实际飞行情况,设计了改进的一... 多无人机协同编队是无人机技术发展的重要方向,相比于单架无人机,编队协同能够增大搜索面积,提高无人机执行任务的效率;为了提高编队控制算法的控制效果和执行效率,以一致性理论为基础,针对无人机的特点和实际飞行情况,设计了改进的一致性编队控制算法,对一致性变量的边界问题进行平滑设计以及限幅处理,设计了σ-范数来调整合适的控制量,通过分段规划获得最佳的轨迹控制效果,并在控制协议中加入对目标点控制,同时对控制算法中的参数进行优化设计,从而实现无人机一致性的稳定控制;最后根据无人机领航—跟随的控制逻辑设计了一致性编队算法,实现了不同紧密编队队形任务;仿真结果表明了经过改进的一致性编队控制算法的有效性。 展开更多
关键词 一致性算法 领航—跟随
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基于虚拟子目标联合边界力的编队避障算法 被引量：1
11
作者 王曼 李大鹏 +1 位作者 丁良辉 朱天林 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1918-1930,共13页
针对复杂环境条件下无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群编队系统中领航-跟随集群的编队控制和人工势场法中的避障问题,提出了一种基于虚拟子目标联合边界力(joint virtual subtarget and boundary force,JVBF)的无人机集群编队避... 针对复杂环境条件下无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群编队系统中领航-跟随集群的编队控制和人工势场法中的避障问题,提出了一种基于虚拟子目标联合边界力(joint virtual subtarget and boundary force,JVBF)的无人机集群编队避障算法。采用基于虚拟子目标的领航-跟随法并优化修正力函数来实现无人机集群的队形控制,以达到帮助跟随无人机快速恢复队形的目的;采用基于边界力的人工势场法负责局部路径规划,解决无人机目标不可达和狭窄通道内振荡的缺点。仿真结果表明,所提算法相较于传统算法具有更高的编队队形一致性和时间效率。 展开更多
关键词 人工势场 领航-跟随 虚拟子目标 修正力 边界力
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基于ROS的集群无人机同步路径编队控制 被引量：4
12
作者 胡阳修 赵长春 +2 位作者 贾成龙 钱洲元 胡涛 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期100-109,共10页
分析了目前集群无人机协同编队控制过程中存在的问题,基于机器人操作系统,采用模块化的软件结构设计,在有限带宽的数据链基础上,采用高效轻量的通信组网协议,设计了一套模块化的集群无人机协同编队软件系统。基于四旋翼的集群无人机验... 分析了目前集群无人机协同编队控制过程中存在的问题,基于机器人操作系统,采用模块化的软件结构设计,在有限带宽的数据链基础上,采用高效轻量的通信组网协议,设计了一套模块化的集群无人机协同编队软件系统。基于四旋翼的集群无人机验证平台,提出基于领航-跟随模式的同步路径协同编队控制方法。最后通过5架无人机的仿真与3架无人机飞行试验表明,该无人机平台设计合理,后续可以用于集群无人机系统开发的算法验证。提出的协同编队控制方法简单、适应性好,有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 无人机 ROS系统 领航-跟随 同步路径 协同编队
原文传递
多移动机器人固定时间编队控制
13
作者 李洁 师五喜 李宝全 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期1233-1242,共10页
为了减少初始位置对编队系统收敛时间的影响,本文提出了一种多移动机器人系统的固定时间编队控制方法。该方法依据领航-跟随法,将n个机器人的编队控制问题转化为n-1对跟随者与其指定领航者之间的跟踪控制问题。在领航-跟随结构模型下,... 为了减少初始位置对编队系统收敛时间的影响,本文提出了一种多移动机器人系统的固定时间编队控制方法。该方法依据领航-跟随法,将n个机器人的编队控制问题转化为n-1对跟随者与其指定领航者之间的跟踪控制问题。在领航-跟随结构模型下,设计了基于反步法的固定时间控制器使跟随机器人与领航机器人保持固定的距离与角度。基于李雅普诺夫稳定性理论,对编队控制系统的稳定性进行了分析。仿真和实验结果验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 编队控制 固定时间控制 领航-跟随 反步法 稳定性分析 移动机器人 运动学模型 图论
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多机器人的积分滑模编队控制 被引量：4
14
作者 钱殿伟 郭锦荣 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期99-104,共6页
以一组非完整约束两轮机器人为研究对象,提出了具有非匹配不确定性的移动机器人系统的积分滑模编队控制。在单个机器人运动学模型的基础上,考虑机器人自身参数变化、打滑和侧移等不确定性的影响,采用领航-跟随机制,建立了编队系统的动... 以一组非完整约束两轮机器人为研究对象,提出了具有非匹配不确定性的移动机器人系统的积分滑模编队控制。在单个机器人运动学模型的基础上,考虑机器人自身参数变化、打滑和侧移等不确定性的影响,采用领航-跟随机制,建立了编队系统的动力学模型。该动力学模型含有非匹配不确定性,无法应用积分滑模控制的不变性抑制。在合理的假设下,从理论上证明了具有非匹配不确定的编队系统在滑模阶段具有局部渐近稳定性;证明了提出的积分滑模编队控制律能够保证滑模的可达性条件。最后以三个机器人组成仿真实验平台,验证了在非匹配不确定性的了积分滑模编队控制方法的有效性及可行性。 展开更多
关键词 多机器人 领航-跟随 编队控制 非匹配不确定性 积分滑模
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一种全要素自主车队协同控制仿真系统
15
作者 苏治宝 项燊 +1 位作者 余雪玮 安旭阳 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期35-43,共9页
自主车队有广泛的应用前景,模拟仿真是高效、安全研究自主车队协同控制技术的一种重要技术手段。针对自主车队协同控制仿真系统需求,提出一种构成要素全面的自主车队协同控制仿真系统方案,描述了系统主要软件的基本结构和功能。以基于领... 自主车队有广泛的应用前景,模拟仿真是高效、安全研究自主车队协同控制技术的一种重要技术手段。针对自主车队协同控制仿真系统需求,提出一种构成要素全面的自主车队协同控制仿真系统方案,描述了系统主要软件的基本结构和功能。以基于领航-跟随模式的三车编队机动任务为应用实例,设计了车辆跟踪控制和多车协同机动控制策略,利用自主车队协同控制仿真系统验证了其有效性,说明所提出自主车队协同仿真系统的可用性。总结了所提出自主车队协同仿真系统的优点以及未来研究方向。 展开更多
关键词 自主车队 协同控制 仿真系统 领航-跟随
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领航-跟随型多移动小车滑模编队控制 被引量：3
16
作者 李咏华 张立 +3 位作者 刘嘉睿 黄峥 胡梓凯 廖世旺 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第7期18-27,共10页
针对多移动小车编队控制和队形变化控制问题,提出一种领航-跟随型多移动小车分布式编队控制方法。通过坐标变换定义了非完整约束轮式移动小车的运动学模型,采用滑模变结构控制,利用每个小车的跟踪误差设计编队控制器以实时调整小车线速... 针对多移动小车编队控制和队形变化控制问题,提出一种领航-跟随型多移动小车分布式编队控制方法。通过坐标变换定义了非完整约束轮式移动小车的运动学模型,采用滑模变结构控制,利用每个小车的跟踪误差设计编队控制器以实时调整小车线速度和角速度,实现跟踪误差的快速收敛。理论分析和数值仿真结果表明:所提出的编队控制方法能有效应用于多移动小车的编队控制和队形变化控制中,多移动小车系统能在2.00 s内快速收敛至期望队形并按照期望轨迹运动。该控制方法具有较好的抗干扰性能,在受到正弦信号干扰时能在1.59 s内恢复期望队形。 展开更多
关键词 轮式移动小车 领航-跟随 编队控制 滑模控制
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基于吸附行为的多机器人编队避障算法
17
作者 汪畅 王桐 高山 《应用科技》 CAS 2023年第3期22-29,共8页
针对未知环境下多机器人编队避障问题,本文研究了一种基于吸附行为的多机器人编队避障控制算法。建立基于距离-角度的领航跟随编队模型,利用反馈控制率设计多机器人编队方案,在领航者附近设置若干吸附区,解决领航跟随算法编队队形发散问... 针对未知环境下多机器人编队避障问题,本文研究了一种基于吸附行为的多机器人编队避障控制算法。建立基于距离-角度的领航跟随编队模型,利用反馈控制率设计多机器人编队方案,在领航者附近设置若干吸附区,解决领航跟随算法编队队形发散问题;提出结合人工势场法和基于“虚拟引导车”的沿墙行为的未知环境下多机器人编队避障算法,解决局部极小值和目标不可达问题;运用仿真实验和搭建实物平台进行实验验证,结果表明该方法可以实现多机器人编队队形稳定和避障控制。 展开更多
关键词 未知环境 领航-跟随 吸附区 人工势场 沿墙行为 多机器人 编队控制 避障控制 队形发散
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多无人船编队控制及其位置估计算法研究 被引量：2
18
作者 邓志良 王振凎 +1 位作者 沈薇 刘云平 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期626-633,共8页
针对因定位精度导致多无人船编队队形不稳定的问题,提出一种结合扩展卡尔曼滤波的领航-跟随编队控制策略,以提高定位精度形成稳定的编队队形。建立无人船系统数学模型,分析基于领航-跟随法的多无人船编队的数学模型;根据领航-跟随法设... 针对因定位精度导致多无人船编队队形不稳定的问题,提出一种结合扩展卡尔曼滤波的领航-跟随编队控制策略,以提高定位精度形成稳定的编队队形。建立无人船系统数学模型,分析基于领航-跟随法的多无人船编队的数学模型;根据领航-跟随法设计编队控制律,并结合李雅普诺夫函数证明系统稳定性,针对编队中所需的位置信息,利用扩展卡尔曼滤波(EKF)融合GPS与IMU两部分数据,提高定位精度;进行多无人船编队以及队形变换等仿真实验,并对引入EKF后的实验数据进行分析。结果表明,编队控制器及位置估计算法可有效控制跟随无人船形成稳定的编队队形,且变换队形后,可迅速且稳定地完成队形重构。 展开更多
关键词 多无人船 编队控制 领航-跟随 扩展卡尔曼滤波 位置估计
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基于领航-跟随模型的井下多移动机器人编队研究 被引量：2
19
作者 张晓莉 王张哲 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第2期179-182,共4页
多机器人协同编队作业是未来机器人技术发展的重要方向,相对于单个机器人来说,编队协同作业能够完成单一机器人无法完成的复杂任务。为了提高多移动机器人的编队控制效果以及执行效率,以一致性理论为基础,提出并设计了改进的领航-跟随... 多机器人协同编队作业是未来机器人技术发展的重要方向,相对于单个机器人来说,编队协同作业能够完成单一机器人无法完成的复杂任务。为了提高多移动机器人的编队控制效果以及执行效率,以一致性理论为基础,提出并设计了改进的领航-跟随一阶一致性编队算法,运用MATLAB进行仿真,结果表明,该方法误差范围小,具有较高的实用性,成果可用于煤矿井下多巡检机器人编队。 展开更多
关键词 一致性算法 领航-跟随 机器人编队 煤矿
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基于领航者的多机器人系统编队控制研究 被引量：3
20
作者 孙玉娇 杨洪勇 于美妍 《鲁东大学学报（自然科学版）》 2020年第1期35-39,F0003,共6页
针对多移动机器人的路径规划、编队成形与编队保持问题,本文提出了一种集路径规划和轨迹跟踪于一体的领航-跟随者编队控制方法,实现了多机器人共同协作完成目标任务.本文首先建立了在非完整约束条件下轮式机器人的数学模型,然后通过全... 针对多移动机器人的路径规划、编队成形与编队保持问题,本文提出了一种集路径规划和轨迹跟踪于一体的领航-跟随者编队控制方法,实现了多机器人共同协作完成目标任务.本文首先建立了在非完整约束条件下轮式机器人的数学模型,然后通过全局坐标转换将领航-跟随模型转换为局部坐标系统误差模型,最后建立了基于领航-跟随模型的多机器人协同运动的编队控制律.通过设置合理的通信协议参数,使用matlab验证了基于领航-跟随策略的编队控制律的有效性和可行性. 展开更多
关键词 领航-跟随 编队一致性 轮式机器人 非完整约束 轨迹跟踪
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