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1、thProceedingsofthe26ChineseControlConferenceJuly26-31,2007,Zhangjiajie,Hunan,China*多移动机器人的分布式编队与避障控制陈杨杨，田玉平东南大学自动化学院,南京210069E-mail:yptian@seu.edu.cn摘要：本文主要针对含有非完整约束的多移动机器人系统，讨论了多机器人的分布式编队控制问题。通过连续时变状态反馈控制方法和图论知识，设计了一种能够实现机器人编队的队形控制律，利用位置相关的势能函数的避障控制律使得机器人与其相邻机器人和外界障碍物不发生碰撞，仿
2、真说明了这两种控制律的有效性。关键词：多移动机器人系统，分布式编队控制，非完整移动机器人DistributedFormationControlofMultipleNonholonomicMobileRobotsChenYangyang,TianYupingSchoolofAutomaticcontrol,SoutheastUniversity,Nanjing210096,P.R.ChinaE-mail:yptian@seu.edu.cnAbstract:Thispaperdealswiththedistributedformationcontro
3、lproblemofmultiplenonholonomicmobilerobots.Byusingsmoothtime-varyingfeedbackcontrolapproachandgraphtheory,adistributedformationcontrollawisdesigned,whichcanachieveformationofasystemofmultiplenonholonomicmobilerobots.Basedonpotentialfunction,acontrollawforobstaclecollisionavoi
4、danceisconstructed.Simulationresultsprovethevalidityoftheproposedcontrollaws.KeyWords:Multi-agentSystem,DistributedFormationControl,NonholonomicMobileRobots1[3]1引言(Introductions)的编队控制器。Olfati-Saber位置势能函数来实现多智能体的群体控制。但是，实际中的机器人是一个含近些年来，多移动机器人系统的分布式控制已经有非完整约束的系统，如何利用上述控制方法来设计成为
5、国际控制界一个热点。分布式控制的成功，使得含有非完整约束的多机器人分布式编队控制律才是以前单个机器人难以完成的任务，现在可以由多个机工程应用领域的研究者关心的问题。器人通过信息交互来实现。在此类问题控制中，多移目前，针对含有非完整约束的多机器人系统的分动机器人的分布式编队控制因不需要中央控制和全布式编队控制问题的研究甚少。对于非完整约束的移局信息，引起广大研究者的兴趣。由于分布式编队控动机器人，根据Brockett关于渐进反馈镇定系统的必制系统中的机器人只能通过有限的传感能力和单向要条件的限制[8]，使得此类系统不存在可微(甚至连续)通讯能力来实
6、现编队，这就给控制带来了巨大的挑的时不变的纯状态反馈控制使其稳定到一点。Lin[2]战。和Yamaguchi[6]采用时变状态反馈控制方法，通过平一致性问题原是计算机科学中的一个历史问题，均化方法分析了多机器人达到任意队形的充要条件。但最近它在多移动机器人的分布式控制中得到新的多移动机器人的编队控制中，避障是一个非常关[7]深入的研究。Olfati-Saber和Murray利用有向强连通键的问题。机器人的避障包括运动过程中机器人间的[1]图解决了单积分器网络的平均一致问题。Ren根据躲避以及躲避外界环境中的障碍物。[1,2,9]的编队控有向图的邻
7、接矩阵的特征值分析了二阶积分模型下制中没有考虑避障问题。虽然[6]加入了避障控制，但的多机器人位置一致性和速度一致性的问题。同时，是避障控制是不连续的，避障效果如何也没有理论分文章还指出在有向连通图的单积分网络模型下的多析。Tanner[4]利用位置势能函数实现了智能体间的避机器人系统一致性的充分必要条件不一定能沿用到障，但是避障势能不是有限的，这显然与实际不符。[4]二阶积分模型多机器人一致控制中。Tanner利用连为了克服这个缺陷，Olfati-Saber[3]和Chang[5]分别利通图和局部控制律使得非完整约束的机器人的速率用有限避障势能
8、函数和有限避障作用力来设计多智和方向渐进达到一致。能体的避障控制。过去的20年中，很多研究者在不考虑机器人本对含有非完整约束的多移动机器
