感知受限下多智能体系统圆形编队的变换和相位分配控制设计

摘要

多智能体系统相关问题的研究近些年正备受瞩目，原因在于其在灵活性、鲁棒性和低能耗等特点上的显著优势。而先进的控制理论和计算机科学为这一问题的深入研究提供了可能。本文讨论的内容主要集中在多智能体系统的编队问题研究上。特别的，以圆形编队为基础，讨论和研究圆形编队的变换控制（移动和放缩）、相位分布控制及感知受限问题。
　　本研究主要内容包括：⑴圆形编队的变换运动控制。圆形编队的变换运动包括移动、收缩和旋转。由于圆形编队控制算法已实现其旋转运动而不做进一步探讨，因此本文首先分别讨论并设计了编队的移动和收缩两种变换运动控制策略。其中，在编队的移动控制问题中提出了平行（不旋转）和平移（旋转）两种控制策略，而编队收缩问题也根据改变的控制变量不同（线速度、角速度和半径）被分别展开讨论和控制策略设计。⑵圆形编队的自定义相位分布控制。为改进当前圆形编队相位均匀分配局限性的不足，改进了相位分配控制算法并设计了可按自定义相位配置分布的圆形编队控制策略。首先提出基于单积分模型的控制算法，然后将其推广至复杂一些的单轮车模型。此外，还提出智能体在圆形编队上的相位定位问题。⑶基于感知受限的圆形编队控制。为了实现感知受限下的圆形编队控制，假设智能体在不能使用距离信息而仅使用方位角信息的条件下设计了多智能体系统的圆形编队环航控制算法。为达到这一目的，采用一种新的目标位置估计算法来实现对目标的定位和跟踪，同时结合前面提出的自定义相位分配的圆形编队控制算法，形成一个完整的编队控制策略。同样，分别提出单积分和单轮车两种模型下的控制策略。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 文献研究综述

1．2．1 圆形编队控制

1．2．2 感知受限

1．3 本文研究内容及创新

1．3．1 本文研究内容

1．3．2 本文创新点

1．4 本文组织结构

1．5 本章总结

第2章 预备工作

2．1 运动学模型

2．2 拓扑图论

2．3 一种圆形编队控制参考算法

2．4 本章总结

第3章 时变的圆形编队变换控制

3．1 圆形编队移动控制

3．1．1 问题描述

3．1．2 平行运动控制

3．1．3 平移运动控制

3．1．4 仿真结果

3．2 圆形编队收缩控制

3．2．1 问题描述

3．2．2 基于改变线速度v放缩控制

3．2．3 基于改变角速度ω放缩控制

3．2．4 基于改变半径R收缩控制

3．2．5 仿真结果

3．3 本章总结

第4章 自定义相位分配圆形编队控制

4．1 准备工作及问题描述

4．1．1 运动模型

4．1．2 拓扑关系图

4．1．3 问题描述和系统控制结构

4．2 单积分模型自定义相位分配圆形编队控制

4．2．1 目标环航圆形运动控制

4．2．2 自定义相位分配控制

4．2．3 相位定位

4．3 单轮车模型自定义相位分配圆形编队控制

4．4 仿真结果

4．5 本章总结

第5章 基于感知受限的圆形编队目标估计及跟踪控制

5．1 问题描述及系统控制结构

5．2 单积分模型目标定位圆形编队控制

5．3 单轮车模型目标定位圆形编队控制

5．4 仿真结果

5．5 本章总结

第6章 总结和展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢