【摘 要】
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目前,关于多机器人合作控制的研究与应用在国防军事、生产生活等领域都取得了迅速发展。智能机器人协作控制算法使得多机器人系统具有鲁棒性、智能性和可扩展性。但由于控制
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目前,关于多机器人合作控制的研究与应用在国防军事、生产生活等领域都取得了迅速发展。智能机器人协作控制算法使得多机器人系统具有鲁棒性、智能性和可扩展性。但由于控制任务的扩大,通信带宽资源和计算机算力的限制,使用连续时间通信的多机器人控制算法在应用上具有局限性。如何减少含有代价函数的移动机器人控制器的更新频率,缓解通信压力这一类问题开始得到关注。本文以轮式差速移动机器人作为研究对象,设计了基于事件驱动的分布式优化算法,并分别对该算法的有限时间一致性和固定时间一致性特性进行分析。主要工作内容如下:本文首先对轮式差速移动机器人的运动学模型进行分析,将控制变量转换为移动机器人的左轮和右轮速度;在无向图的基础上,分析事件驱动的序列,设计了基于事件驱动通信的有限时间一致性分布式优化算法,该算法不仅节约了移动机器人之间的通信资源,而且能够处理含代价函数的凸优化问题;基于相关定理、引理,计算出基于事件驱动的有限时间一致性分布式优化算法的多机器人系统在有限时间内稳定的条件;结合基于粒子滤波的信号源定位算法,设计仿真实验,并且从事件驱动率和信号源定位的精度评价该事件驱动有限时间一致性分布式优化算法的可行性。接着设计了一种基于事件驱动通信机制的固定时间一致性分布式优化算法,应用该算法的多机器人系统的一致性在一个固定时间内完成,不受移动机器人初始位置状态的影响,具有较高的实用性。最后将事件驱动有限时间一致性的分布式优化控制算法应用于轮式差速移动机器人的信号源定位实验中。本文自主设计了相应的硬件、软件实施方案。通过对比实验分析了多种多机器人协同控制算法的事件驱动率和信号源定位的精度,最终得出本文提出的基于事件触发机制的有限时间一致性分布式优化算法在多机器人合作控制场景中具有较高的控制精度和较好的通信资源利用率的结论。
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