编队控制

摘要： 随着时代的进步,以机器人为代表的人工智能产业正在逐步发展。多机器人的协同控制已经成为当今机器人技术研发的热点方向。文章对目前的多机器人编队进行总结归纳,并且提出通过计算机视觉实现多机器人编队控制的优化,将计算机视觉融入机器人的协同控制,此研究在机器人灵活作业方面具有一定的参考价值。

摘要： 目前,多无人机编队是未来战场的主流趋势已成为普遍共识.各国投入了大量资源进行相关理论和技术研究与开发,传感器技术、智能控制技术、信息融合技术以及无线通信技术都获得了较大的进步与发展,无人机技术日臻成熟.回顾无人机的发展历史,概述了国内外无人机集群的重点项目,多无人机编队的关键技术;阐述了编队控制体系与结构,从任务规划与决策、航迹规划、编队控制3个重点方面总结近些年国内外的一些先进理论与应用技术,对编队控制的优缺点进行了详尽分析;展望了多无人机协同控制编队未来的发展前景.

摘要： 对一类具有加权矩阵的扩展蜂拥控制算法驱动下的多智能体的稳态编队存在条件及其暂态/稳态特征进行了说明。基于虚拟领导者-平均值状态方程,给出了其内模补偿增益和镇定反馈增益的设计方法与算法步骤,实现了对多智能体的蜂拥编队形成及其编队轨迹跟踪的多目标控制。提案方法的优势有,编队控制参数和轨迹跟踪控制参数可以分别独立设计;权重矩阵对编队形态可在一定范围内调整。仿真算例验证了提案控制策略的可行性和有效性。

摘要： 考虑海上随机时变环境干扰,针对基于有向、时不变通信网络相联的多动力定位船设计编队控制器。本文提出一种非线性干扰观测器的设计方法来估计不确定环境干扰,证明所设计观测器的干扰估计误差能在有限时间内收敛。根据船舶编队的通信拓扑,运用反步法设计分布式控制器来补偿环境干扰、实现编队精确控制;在设计中引入响应速度函数,以保证动力定位船在预设时间内的跟踪性能;并根据李雅普诺夫理论证明完整闭环动态系统的稳定性。仿真结果表明:本文设计的船舶编队控制器响应指令快速准确,且有良好的鲁棒性。

摘要： 针对目前基于距离的连通性保持方法过于保守的问题,提出了一种改进连通性保持的二阶多智能体主从式编队控制方法。首先,考虑部分智能体可接收到领航者信息,设计了基于期望偏置位置的分布式编队控制协议。其次,提出了同时利用智能体位置和速度信息的连通性趋势判断方法,并设计了基于相对速度和距离的自适应动作函数;与传统基于人工势场的连通性保持方法相比,所提方法能够准确判断智能体间连通性变化趋势,同时减少对编队的不利影响。最后,通过运用图论给出了系统稳定性的充分条件,并通过数值仿真和对比实验验证了所提方法的优越性。

摘要： 当前,无人水下航行器(UUV)的发展日益受到任务环境及发展需求的挑战,单体UUV的载荷以及任务指向的局限性越发凸显,集群编队控制已然成为重要发展方向。针对UUV集群编队控制系统梳理了国内外应用成果以及技术研究现状,重点总结了常用的队形控制算法,其中涵盖人工势场法、领航者-跟随者法、基于行为法、虚拟结构法、强化学习法。最后对UUV编队控制研究现状做出总结与展望,以期为日后UUV集群技术的发展提供参考与思路。

摘要： 针对因定位精度导致多无人船编队队形不稳定的问题,提出一种结合扩展卡尔曼滤波的领航-跟随编队控制策略,以提高定位精度形成稳定的编队队形。建立无人船系统数学模型,分析基于领航-跟随法的多无人船编队的数学模型;根据领航-跟随法设计编队控制律,并结合李雅普诺夫函数证明系统稳定性,针对编队中所需的位置信息,利用扩展卡尔曼滤波(EKF)融合GPS与IMU两部分数据,提高定位精度;进行多无人船编队以及队形变换等仿真实验,并对引入EKF后的实验数据进行分析。结果表明,编队控制器及位置估计算法可有效控制跟随无人船形成稳定的编队队形,且变换队形后,可迅速且稳定地完成队形重构。

摘要： 随着近年来智能技术和机器人技术的发展,水面无人艇的研究取得了较大的进步。无人艇集群的协同与编队技术是其能够高效完成任务的关键,也是当前研究中的难点问题。无人艇集群的协同与编队并不仅指无人艇数量上的简单增加,而是一个涵盖控制、导航、通信等问题的复杂概念。因此,本文针对无人艇集群协同及编队问题展开研究。首先,本文介绍了无人艇的优势、特点及今后的发展方向。其次,本文梳理了无人艇集群协同技术的关键问题,包括协同导航、路径规划和任务分配。最后,本文分析了无人艇编队技术当前存在的问题,包括通信保障、队形控制和环境适应策略。

摘要： 以融合机械、控制、计算机等多个学科知识的无人系统及农业无人机领域为教学背景,考虑到Python编程对于本科生结合工程应用在编程训练中的重要性,中国农业大学工学院机械电子工程专业针对本科生开设无人机控制实验专业选修课。该课程以兴趣为引导,注重学生实践能力和创新能力的培养,实验内容以虚实结合为原则,从无人机虚拟仿真控制飞行和编程实现无人机真实飞行两个方面进行课程设计,课程内容循序渐进,难度适中。课程考评注重学生的课堂参与度,主要包括课堂表现、实验演示和课程论文3个方面。该课程对提升本科生的科技创新能力起到了引导作用。

摘要： 针对复杂飞行环境下的多四旋翼飞行器系统,提出一种基于有限时间扩张状态观测器的主从编队控制策略(FTESO-LFFC)。对于领航者子系统,提出一种积分滑模控制(ISM)策略,通过引入的积分项,消除了传统滑模控制中的趋近阶段,提高了系统的鲁棒性。对于跟随者子系统,提出一种非奇异终端滑模控制(NTSM)策略,该方法在解决了奇异性问题的同时也具有有限时间收敛特性,其控制效果更佳。针对外界扰动,提出一种有限时间扩张状态观测器(FTESO)实现了对扰动的准确观测。通过稳定性分析可知,所提出的控制策略可以实现闭环系统的有限时间稳定。仿真结果验证了该方法的可靠性与优越性。

摘要： 多无人机(UAV)系统编队控制中,时滞是无法回避的问题,研究时滞对多UAV编队形成和系统稳定性的影响,具有重要理论价值.重点研究均等通信时滞下多UAV协同编队控制问题,并获得系统的稳定性条件.首先,设计具有均等通信时滞的协同编队控制律,得到多UAV编队系统的闭环时滞状态方程;在恒定均等时滞下,考虑到系统模型不确定性,基于线性矩阵不等式(LMI)理论得到系统的时滞依赖稳定性条件;最后,进行仿真实验,结果表明多UAV编队系统是稳定的,期望的编队队形能够形成并保持.

摘要： 本文考虑多智能体系统容错编队控制中的最短通信路径设计问题,这对于低通信能耗的系统需求有着重要的意义,因为通信能耗往往在很大程度上取决于通信距离.给定一个编队队形,提出了一种新颖的通讯连接的拓扑结构设计方法和它的重构策略以能够保证整个通信路径在有无故障的情况下都是最短的.

摘要： 本文结合领导一跟随法和VFH+避障法,提出一种基于观察者的多机器人编队控制方法,并利用Player／Stage机器人仿真平台,对编队控制方法进行了仿真实验。结果表明,编队控制方法可有效地将一组移动机器人以一定队形无碰地到达指定目的地。基于Player／Stage机器人仿真平台的特性,编队控制方法完全可以用于实际机器人上。

摘要： 本文主要论述了军用无人机的发展现状和未来的发展趋势.由于一系列技术的迅猛发展,无人机被证明在军事任务应用中有广泛的应用,这些主要定性为单调的、环境恶劣的和危险的任务,在这些方面,无人机比有人机尺寸更小,效费比更高.以目前无人机的发展趋势和各项关键技术的解决程度来看，无人机将很大程度地替代有人机，成为未来战争的主力机种。在侦察、空中格斗、电子战、对地攻击等各个领域，无人机都将迅猛发展，并得到应用。目前，我国无人机研究中，无人机编队控制以及与有人机的协同问题已经受到重视。各级研究机构和院校对无人机的协同任务分配、航路规划、编队及自主控制、协同作战控制等开展了理论研究，取得了很多理论研究成果，但是对有人机/无人机协同作战的相关技术研究还处于探索阶段。在短期内，由于无人机的智能化水平不会达到自主作战的程度，在未来很长一段时间内，有人机/无人机在空中作战中的关系仍将是控制与被控制以及功能相互补充的关系。美国国防部也认为，在未来战争中，有人机和无人作战飞机及其他无人支援飞机联合编队协同作战将成为一种新的作战模式。

摘要： 近年来,随着人工智能科技的不断发展和进步,具有一定智能化的自主多无人系统被广泛地用于军民领域.无人机编队作为多无人系统的一种典型应用模式,如何通过局部的协调机制实现稳定的编队控制成为其研究热点.本文将多无人系统抽象为具有一定自主性的多智能体系统.所有的智能体采用相同的运动模型,假定其通信拓扑构成一个有向图,且是弱连通的.为有效跟踪领导智能体的运动轨迹,为每个跟随智能体设计具有双回路结构的控制机制,并分析其稳定性,得到其稳定控制的一个充分条件.最后,通过仿真来验证所获得理论结果.

摘要： 设计了多个四旋翼无人机在静态环境中编队的控制系统,控制架构采用集中式节点控制.该系统在开源机器人操作系统上实现,每个飞行器会接收到自身的准确坐标,并设置虚拟点控制每个无人机和虚拟点保持稳定的相对位置,从而使无人机集群编队移动.同时,系统结合无人机的激光传感器开发避障功能.最后,计算机仿真结果证明了集中式的节点控制可以稳定、快速实现多个四旋翼无人机的编队控制.

摘要： 无人机作为一种具有自主能力的工具,在军用和民用方面都有着广泛的应用,无人机编队更是如今研究的热点问题,对其协同控制进行研究有助于提升中国的无人机技术水平.本论文对无人机编队队形的保持、避障以及个体的避撞问题进行了研究.为了使问题得到简化,本文选取易于求解的无人机质点化模型,在此基础上,采用了改进的人工势场法,提出了一种能使无人机编队有效地避障、避撞以及保持队形并能使无人机的飞行路程得到优化的路径规划算法.最后,利用MATLAB对无人机编队进行仿真,分析了模型避障和避撞的可靠性.仿真结果表明,本文提出的方法能使无人机编队有效地防碰撞和规避障碍物,并能较好地保持要求的队形.

摘要： 针对通信约束下的离散多机器人编队协调问题，在考虑了采样周期以及通信时延的情况下，研究一致性算法下的分布式编队控制模型并对该多机器人系统的稳定性进行分析。根据Nyquist稳定性判据，分析保证系统内所有机器人形成并保持期望队形和期望速度应满足的条件。最后，利用Matlab对机器人编队系统进行仿真，验证编队控制律的有效性和所得结论的正确性。

摘要： 根据行星系公转与自转的运行规则，提出了基于领航者模式的行星式多机器人编队方法。在该模型中，领航者机器人相当于行星系中的恒星，而跟随者机器人相当于行星系中的行星，领航者机器人和跟随者机器人之间依靠万有引力实现编队的聚合与稳定前行，实现跟随者机器人围绕领航者机器人运转,编队半径可以随时改变，以适应环境的变化；同时，群体机器人中每个机器人的质量代表了该机器人的权重，当领航者机器人出现故障时，可以选择群体中质量次大的机器人作为新的领航者机器人，规避了领航者失效时的编队故障风险。探讨了行星式编队模式实现方法，并通过仿真对系统运行效果和性能进行了分析。

摘要： 根据行星系公转与自转的运行规则，提出了基于领航者模式的行星式多机器人编队方法。在该模型中，领航者机器人相当于行星系中的恒星，而跟随者机器人相当于行星系中的行星，领航者机器人和跟随者机器人之间依靠万有引力实现编队的聚合与稳定前行，实现跟随者机器人围绕领航者机器人运转,编队半径可以随时改变，以适应环境的变化；同时，群体机器人中每个机器人的质量代表了该机器人的权重，当领航者机器人出现故障时，可以选择群体中质量次大的机器人作为新的领航者机器人，规避了领航者失效时的编队故障风险。探讨了行星式编队模式实现方法，并通过仿真对系统运行效果和性能进行了分析。

摘要： 本发明公开了一种编队灯温漂补偿电路，包括：三端稳压器的第三引脚连接输入电压，三端稳压器的第二引脚和第一引脚之间串联有固定电阻；第一引脚还连接有用于调节编队灯在正常输出模式下不同档位电阻的可调电阻。通过第一固定电阻与热敏电阻串联，热敏电阻可与环境温度变化时产生变化的阻值互补，进一步保证编队灯在每一档输出时，其电阻保持稳定，从而稳定输出电压。解决了在环境温度变化时输出电压不稳定的技术问题，并且确保在环境温度变化时输出实时满足精度要求的电压，提高了编队灯的档位控制精度。本发明还提供一种编队灯控制装置。本发明还提供一种编队灯控制电路及控制装置。

摘要： 本发明属于无人机控制技术领域，公开了一种无人机编队的渐变色灯效控制方法、系统及无人机编队，包括读取无人机编队的队形、位置、路径数据；基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算尺寸、物理边界及其他相关参数，得到并记录整段路径中的边界；设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；存储灯效颜色计算结果，并基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。本发明能够实现无人机编队的渐变色灯光表演灯效，提升视觉效果。本发明能够全程自动生成所需的无人机编队渐变色表演灯光效果，自动上色和保存，无需人工干预。

摘要： 本发明公开了一种编队灯温漂补偿电路，包括：三端稳压器的第三引脚连接输入电压，三端稳压器的第二引脚和第一引脚之间串联有固定电阻；第一引脚还连接有用于调节编队灯在正常输出模式下不同档位电阻的可调电阻。通过第一固定电阻与热敏电阻串联，热敏电阻可与环境温度变化时产生变化的阻值互补，进一步保证编队灯在每一档输出时，其电阻保持稳定，从而稳定输出电压。解决了在环境温度变化时输出电压不稳定的技术问题，并且确保在环境温度变化时输出实时满足精度要求的电压，提高了编队灯的档位控制精度。本发明还提供一种编队灯控制装置。本发明还提供一种编队灯控制电路及控制装置。

摘要： 本发明属于无人技术领域，公开了编队飞机控制组件升级方法、系统、介质、编队飞机及应用。接收到升级指令，进行组件硬件查询确认，获取编队飞机组件当前固件版本；进行硬件版本查询，获取组件硬件版本；访问硬件OTP，进行OTP信息读取；针对不同类型硬件版本的飞机升级不同版本固件。本发明提供的支持多硬件版本编队飞机控制组件升级的设计方法，首先对飞机组件进行识别，然后访问已知组件类型的硬件版本信息，通过针对不同组件的不同硬件版本选择升级不同类型的固件，实现了硬件多版本多类型的编队机群飞机同时升级。本发明解决了硬件不同的飞机混合后的升级问题。

摘要： 本发明属于无人机控制技术领域，公开了一种无人机编队的渐变色灯效控制方法、系统及无人机编队，包括读取无人机编队的队形、位置、路径数据；基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算尺寸、物理边界及其他相关参数，得到并记录整段路径中的边界；设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；存储灯效颜色计算结果，并基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。本发明能够实现无人机编队的渐变色灯光表演灯效，提升视觉效果。本发明能够全程自动生成所需的无人机编队渐变色表演灯光效果，自动上色和保存，无需人工干预。

摘要： 本发明公开了一种单车道双列式小型汽车编队智能控制系统及编队方法，属于汽车编队领域。本发明通过将大小仅为普通小汽车四分之一的小型汽车在城市单车道上双列式编队，编队由多辆小型汽车组成，每辆车都装有智能控制终端。其中，第一辆车为有人驾驶，其余车辆通过接收第一辆车的信息以及传感器信息自动调整编队内车辆之间纵、横向距离，实现车辆编队行驶，缩小车距，提高道路通行能力，缓解交通拥堵。

摘要： 一种基于信息物理网的车队编队控制装置和编队控制方法，其中，所述车队包括领航车辆(Ri)和跟随车辆(Rj)，设在车队中的每辆车(Ri、Rj)上的所述车队智能避障装置包括车外传感器模块(1)、GPS定位模块(2)、无线通信模块(3)和中央处理单元模块(4)，用于实现通信和应用协议的所述中央处理单元模块(4)通过无线通信模块(2)接收车辆的速度、位置信息并处理，当红外传感器(5)检测前方存在障碍物，所述中央处理单元模块(4)通过公式计算获得领航车辆(Ri)、跟随车辆(Rj)的线速度和角速度，领航车辆(Ri)、跟随车辆(Rj)通过CAN总线将获得的线速度(vj)和角速度(ωj)发送到车辆控制器(7)确保车队保持编队行进。

摘要： 本发明公开了编队控制器、包括编队控制器的系统及其方法。一种编队控制器包括处理器，该处理器被配置为当包括一个引导车辆和至少一个或多个跟随车辆的编队车辆正在行驶时，基于编队控制车辆信息控制编队。该编队控制器进一步被配置为当编队时监测与每个编队车辆的能量状态相关联的信息，以及基于每个编队车辆的能量状态的变化来调整编队队形。该编队控制器进一步包括存储器，该存储器被配置为存储获得的信息以通过处理器调整编队队形。

摘要： 一种基于信息物理网的车队编队控制装置和编队控制方法，其中，所述车队包括领航车辆(Ri)和跟随车辆(Rj)，设在车队中的每辆车(Ri、Rj)上的所述车队智能避障装置包括车外传感器模块(1)、GPS定位模块(2)、无线通信模块(3)和中央处理单元模块(4)，用于实现通信和应用协议的所述中央处理单元模块(4)通过无线通信模块(2)接收车辆的速度、位置信息并处理，当红外传感器(5)检测前方存在障碍物，所述中央处理单元模块(4)通过公式计算获得领航车辆(Ri)、跟随车辆(Rj)的线速度和角速度，领航车辆(Ri)、跟随车辆(Rj)通过CAN总线将获得的线速度(vj)和角速度(ωj)发送到车辆控制器(7)确保车队保持编队行进。

摘要： 本发明公开了一种考虑时变编队的分组一致性无人机编队控制方法，首先构建二阶积分数学模型，确定多无人机的拓扑结构，并利用图论知识描述其拓扑关系；设计考虑时变编队的分组一致性多无人机控制协议；利用矩阵论和现代控制理论的性质分析系统的一致性问题，得出收敛条件；确定符合系统收敛条件的控制协议的控制系数，带入控制协议，实现系统的分组一致性控制。本发明提供一种可以设置任意形式队形函数的多无人机编队分组一致性控制方法，其通过分布式控制的方法解决全局控制问题，同时，无需子图都是连通图，提高系统鲁棒性，适用于任意队形时变情况下的多无人机分组一致性控制。