多移动机器人编队容错控制与稳定性研究

摘要

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Pioneer II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。