多移动机器人的领航者模式编队控制-论文.pdf

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1、第31卷第7期计算机仿真2014年7月文章编号：1006—9348(2014)07-0330-04多移动机器人的领航者模式编队控制么洪飞，李艳东，孙明(齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006)摘要：编队控制是多机器人协作的最重要的研究领域，提出的机器人控制算法具有鲁棒性是非常必要的。最近很少有提出的鲁棒控制器考虑动力学，而是依靠保守的假设，或基于滑模受到的抖振问题来获得鲁棒性。上述研究不仅考虑运动学和动力学，而且在非完整多移动机器人编队中考虑执行机构的动力学及其不确定性。提出了一个新的鲁棒控制技术，可以有效地处理系统中的未知参数和不确定性，放宽了保守的假设，得

2、出鲁棒控制系统的设计，并进行了数学分析，而且根据李雅普诺夫定理证明系统的稳定性。仿真结果表明，提出的鲁棒控制方法的有效性。关键词：鲁棒控制；多移动机器人编队控制；领航者一跟随者；不确定性；机器人动力学中图分类号：TP242文献标识码：BFormationControlforLeaderModeofMultipleMobileRobotsYAOHong-fei，LIYan-dong，SUNMing(CollegeofComputerandControlEngineering，QiqiharUniversity，QiqiharHeilong,iiang161006，China)ABST

3、RACT：Formationcontrolisthemostimportantresearchareainmulti～robotcoordination．thealgorithmsforsuchrobotsrobust．However，almostallexistingrobustcontrollersdidnotconsiderrobotdynamics，whichobtainro-bustnesseitherbasedonconservativeassumptions，orbasedonsliding-modethatsufferfromthechatteringproblem

4、．Inthispaper，kinematicsanddynamics，aswellastheactuatordynamicsandtheiruncertaintiesinformulatingtheformationofnon—holonomicMMRsareconsidered．Anovelrobustcontroltechniqueisdevelopedthatcaneffectivelyhandletheunknownparametersanduncertaintiesinthesystem．Itcanrelaxtheeonservativeassumptionstoarri

5、veatcontroldesign．Rigorousmathematicalanalysisforthedevelopmentofrobustcontrolispresentedandthesystemsta—bilityisprovenbasedontheLyapunovtheorem．Simulationresultsverifytheeffectivenessofthedevelopedrobustcontrolmethod．KEYWORDS：Robustcontrol；Formationcontrolofmultiplemobilerobots；Leader—followe

6、r；Uncertainties；Robotdynamics1引言在研究移动机器人控制设计过程中结合动力学是十分多机器人编队控制是目前国内外研究的热门课题之一。必要的。尤其是当机器人的重量相当大时，或在移动机械手多机器人编队控制方法⋯主要包括跟随领航者法、基于行为的有效载荷的情况下，动力学起到了主要作用。在文献[5]法、人工势场法、虚结构法、图论法和模型预测控制法。Das中将运动学和动力学模型与控制系统相结合。等开创了移动机器人跟随领航者编队方面的研究，文献[2]只有少数的研究人员开发鲁棒控制器。然而，这些方法中跟随领航者法编队控制采用反馈线性化，反馈线性能力有都有局限性或依靠一些保

7、守的假设。在文献[6，7]中虽然试限，系统中的干扰和不确定性极大地影响系统的性能。在文图放宽简化假设，使其能够成功实现，但该方法需要设计一献[3]中研究了有输入约束(控制输入)的非完整移动机器个低通滤波器，从而增加了设计的复杂性。这项研究工作依人的跟随领航者编队控制策略，这项研究考虑了机器人的运赖于虚拟机器人，并且需要假设这些机器人可以有效地跟随动学但没有设计鲁棒性。在文献[4]中提出了自适应编队控领航者。更重要的是，控制器是基于滑膜技术的，容易产生制，然而这种方法忽