基于包含避碰控制的多智能体协同控制研究与实验

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whywxh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在系统与控制领域,多智能体协同控制因为其在军事、工业以及民用领域内有着广泛的潜在应用,现已经成为学术界非常活跃的一个课题。设计合适的控制策略,使多个智能体共同协作来完成给定的任务,是多智能体协同控制的重要问题。包含控制作为多智能体协同控制领域中一个重要分支,是以领导者—跟随者智能体群体作为研究对象的类一致性控制问题。在包含控制问题中,跟随者智能体群体将移动进入到由领导者群体所形成的凸包范围内,并最终达成运动状态一致。尽管包含控制在多智能体系统及其协同控制问题的研究中已取得了很多研究成果,但在研究过程中,更多的是通过系统仿真来对提出的理论和方法进行评估,而较少通过建立实验平台来验证理论成果。本文则着重从整体系统需求出发,设计搭建多智能体系统实验平台,完成对其硬件系统和软件系统的开发设计。同时,本文分析了多智能体轮动系统的数学模型,分别提出了基于静态领导者和动态领导者的包含避碰控制算法,并结合研究成果,完成在实验平台上的实验验证。在实验平台的设计过程中,首先完成对系统的整体设计,并将系统分为四个部分,分别为上位机控制单元,下位机执行单元,智能体轮动系统,以及超声波传感器反馈环节,从而构成完整的闭环控制系统。在上位机的设计过程中,通过对系统软件的开发,实现无线网络的构建和覆盖,硬件单元的启用和操控,通讯数据的获取和传输,以及系统局部信息的处理和共享。下位机运动控制部分的设计,主要通过微处理器控制芯片实现对于运动控制协议的制定,以及实时控制命令的解析和执行。智能体轮动系统和超声波传感器则分别作为闭环控制系统的被控对象和反馈环节。在包含避碰控制理论研究中,本文利用双积分器模型来描述智能体的运动状态,并分别给出了该模型下,基于静态领导者和动态领导者的包含避碰控制算法。在研究静态领导者的协同控制问题时,我们提出了在特定网络通讯拓扑条件下的包含避碰控制算法,使跟随者智能体可以根据其局部邻居的信息,识别并移动进入由领导者智能体群体所形成的凸包内。在整个运动过程中,智能体之间始终保持碰撞规避,跟随者智能体的最终状态将在凸包内保持静止。对于动态领导者智能体情况下的包含避碰控制问题,我们考虑领导者智能体群体作匀速运动的情况。针对动态领导者所形成的移动凸包结构,我们提出相应的包含避碰控制算法,驱动所有跟随者智能体在运动中识别并进入由动态领导者智能体群体所形成的凸包内,最终与领导者智能体保持速度状态的一致性以及整个运动过程的碰撞规避性。本文利用Matlab对理论结果进行仿真,给出控制算法的系统仿真结果;利用多智能体系统实验平台对控制算法进行实验操作,给出实验验证结果。通过系统的仿真结果和实验的验证结果,证明了实验平台的有效性和理论研究成果的正确性。
其他文献
该文是国防项目基于小波变换下不变量的研究的一部分,主要研究在小波变换下具有旋转、平移和尺度不变性的不变量理论.论文首先提出了一种基于分形理论的小波不变量,这种小波
该文在对现有MEMS设计过程和MEMS特点详细分析的基础上,借鉴IC设计和机械设计过程,结合基于部件库的设计重用思想,建立了一个虚拟组装设计过程.采用自顶向下和自底向上相结合
随着计算机网络的逐步普及和网络技术的进一步发展,协同环境下的远程教育已成为远程教育技术的新热点。作为计算机支持的协同工作(CSCW)的重要应用之一,基于Internet的同步电子
由于计算机视觉技术的迅速发展,面向工业的视觉缺陷检测技术则受到了广泛的关注。但是随着生产技术的不断提升,很多传统的视觉缺陷检测技术已无法满足工业生产要求。若缺陷检
随着高速网络和处理器开始成为商品化硬件,价格可以承受并且合理高效的集群系统似乎无处不在了。因为低价、高性能的处理机和内存,加上分布式计算系统的高性能和高可靠性,所以分
传统的远程抄表网络一般采用CAN、RS-232、RS-485等总线组网,其网络的有效半径比较有限,有关的通信协议也比较少,并且一般是孤立于Internet以外的.嵌入式Internet技术(即单片
随着Internet的迅速发展和日益普及,信息安全理论与技术越来越显示其重要地位,而数字签名技术是信息安全理论与技术的基础和重要保证。在丰富多彩的现实世界里,需要用到的签名方
随着社会的发展,人们对中密度纤维板的需求不断增加,因而研究中密度纤维板的热压生产线的控制方式,建立具有较高自动化程度的控制系统是迫在眉睫的问题。本论文的目的便是为了建
汽车自动变速是目前车辆发展的趋势.自动变速技术是提高车辆使用性能、改善车辆动力性和经济性的有效措施,同时还将大大减轻驾驶员的劳动强度.消化吸收国外先进技术并开发中
该论文是在山东太阳纸业鱼台分厂板纸机QCS控制系统基础上进行的.论文首先从纸机的典型工艺出发,分析了影响纸张定量水分的主要因素及其控制难点,建立了定量水分的过程数学模