【摘 要】
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多机器人网络编队控制研究中的一致性问题已成为各类学者热衷讨论的核心话题。通过设计一致性控制算法,根据算法给每个机器人的位置控制器发送控制指令,从而完成机器人编队。多机器人网络的一致性控制在不同的发展领域具备广阔的应用前景,集中体现在多无人机编队飞行、合作生产运输和一体化操控等领域。本文主要研究了基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络鲁棒一致性问题,借助网络集成中个体间有限的通信数据交换与传输,获得鲁
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多机器人网络编队控制研究中的一致性问题已成为各类学者热衷讨论的核心话题。通过设计一致性控制算法,根据算法给每个机器人的位置控制器发送控制指令,从而完成机器人编队。多机器人网络的一致性控制在不同的发展领域具备广阔的应用前景,集中体现在多无人机编队飞行、合作生产运输和一体化操控等领域。本文主要研究了基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络鲁棒一致性问题,借助网络集成中个体间有限的通信数据交换与传输,获得鲁棒一致性控制协议,精确快速地完成所分配的任务,其主要工作分为以下两个方面:1.研究了噪声环境下具有通信时滞的领导跟随一致性问题。为了反应更真实的操作系统,本文引入了基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络,并进一步研究领导跟随控制算法在噪声环境下的鲁棒性和有效性。基于李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式处理技术,综合得出具有零时滞和时变时滞的受控误差网络的新型均方一致性判据,并且设计了复杂的非线性状态一致性控制器。另外,解决了控制协议中矩阵维数过大引起的计算复杂度问题。为了验证本文所提出的多机器人网络控制和噪声机制的有效性和可行性,选取了以双连杆转动关节操作臂作为领导跟随动态节点的多机器人网络做数值模拟,仿真结果表明基于欧拉-拉格朗日模型的多机器人网络可以在时变通信时滞情形下实现良好的容噪一致性。2.研究了具有干扰情形下的多机器人网络有限时间一致性问题。本文采用欧拉-拉格朗日方程来描述机器人的动力学模型,提出了一种基于动态领导者机器人的分布式有限时间跟踪算法。然后,本文将跟踪方法推广到干扰上界已知和未知两种情况,并且定义了一些特殊的误差函数和流形宏变量。结合李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术,设计了具备通信时滞的新型协同控制算法,使得给定的多机器人网络能够同步到期望的目标轨线。此外,为了达成系统不确定项的补偿,通过自适应律进行参数估值,所设计的自适应无符号函数控制器比诸多传统控制器抗干扰性更强且能克服抖振现象。为了验证本文所提出的多机器人网络一致性控制的有效性和可行性以及同已有研究成果进行比较,选取了以双连杆转动关节操作臂为结构模型的数值模拟和仿真,通过仿真分析得到控制策略的干扰抑制的有效性证明和消抖性能的验证。
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