多移动机器人编队容错控制与稳定性研究

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1、华中科技大学硕士学位论文多移动机器人编队容错控制与稳定性研究姓名：石桂芬申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：方华京20041105摘要移动机器人研究是机器人学中的一个重要分支多移动机器人协调技术又是移动机器人研究的一个重要方向目前随着机器人技术的不断进步机器人学科越来越具有强大的生命力它在某种程度上已经代表当今信息技术自动化技术系统集成等技术的最新发展本文以美国ActivMediaRobotics公司生产的Pioneer2-Dxe型机器人为研究对象从多个方面对多移动机器人的编队控制进行了深入的系统研究其主要的内容和成果如下从移动机器人的历史和现状出发对比了国内外的不

2、同发展状况对移动机器人领域的研究方向进行了综述着重介绍了多移动机器人系统重点讨论了协调控制技术中的编队控制及其容错本文主要研究的是在基于通信的多移动机器人编队系统基础上实现多移动机器人编队容错控制并给出编队队形的稳定性分析途径编队控制是多机器人运动控制中最常见的一种协调控制针对基于leader-follower模式的多机器人编队运动中可能出现的典型故障比如机械故障或者网络故障本文提出了一种基于相邻矩阵的容错控制方法本方法利用相邻矩阵表示编队中多机器人的相互位置关系一旦在编队运动过程中出现故障编队队形就可以依赖相邻矩阵重新得以调整从而实现多机器人编队的容错控制这种相邻矩阵的提出是源于

3、图论方法本文的研究就是基于图论方法之上进行的本文另外一个成果是对多机器人编队的稳定性进行了深入的研究对容错后编队的重新选择提出了一种理论支持从而保证了我们的编队是一种较稳定的队形本文利用PioneerII移动机器人的仿真平台对上述算法和策略进行了实验实验结果和分析证明了使用的原理和算法的有效性和正确性论文结尾对全文进行了总结并对移动机器人编队控制研究进行了展望关键词多机器人编队容错控制相邻矩阵启发式搜索ISS稳定性IAbstractMobilerobotisanimportantbranchofrobotics.Andthemultirobotcoordinationisalsoo

4、neimportantresearchaspectofthemobilerobot.Withthecontinuousprogressofrobotstechnology,mobilerobotrepresentthedevelopmentofinformationtechnology,automationtechnology,systemintegrationtechnologytosomeextent.Theresearchofthisthesismakesadeepandsystematicstudyonthemultirobotformationcontrolbasedon

5、thePioneer2-DxerobotwhichismadebyActivMediaRoboticscompany.Thecontentsareasfollows:Thethesismakesasummarizeondifferentresearchaspectsofmobilerobotandcontrastthedifferentdevelopmentlevelofforeignanddomestic.Multirobotsystemandmultirobotformationcontrolincludingfaulttoleranceinthecoordinationfie

6、ldaredescribedindetail.Themainresearchofthethesisistorealizemultirobotformationfaulttolerancecontrolandgiveamethodofanalyzingthestabilityoftheformationbasedoncommunication.Formationcontrolisabasicbranchofmultirobotcoordination.Facingwiththetypicalfaultshappeninthemotionofmultirobotformationbas

7、edonleader-follower,suchasenginefaultandnetworkfault,thethesiscreatafaulttolerancemethodbasedonadjacencymatrix,whichdescribestherelativepositionrelationshipamongtheserobotsintheformation.Theformationcanbereconfiguredrelyingonadjacencyin