【摘 要】
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多移动机器人技术的主要应用之一是编队控制。如何通过对多个移动机器人的协调控制,完成给定的队形任务,并且使得控制品质达到期望的要求,是编队控制的核心问题。编队控制问
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多移动机器人技术的主要应用之一是编队控制。如何通过对多个移动机器人的协调控制,完成给定的队形任务,并且使得控制品质达到期望的要求,是编队控制的核心问题。编队控制问题概括为队形规划和队形保持。由于队形保持过程中不可避免地存在队形以及位置上的误差,因此编队的品质主要是以整个系统的队形误差附加个体的位置跟踪误差来体现的。通过适当的控制策略以尽可能地减小所有误差,是编队控制的一个重要研究问题。交叉耦合技术通过提高整个系统的耦合性,不但能够提高编队控制的精确性,还能够体现编队个体的平等控制,并且同时增强了系统保持队形的鲁棒性。由于非线性机器人控制技术已经比较成熟,因此将交叉耦合技术和常用的非线性机器人的控制方法相结合,通过分布式控制单个机器人,可以实现不同条件下多个机器人的位置跟踪和队形的精确控制。针对多移动机器人编队控制的不同任务要求,基于交叉耦合理论和所定义的耦合误差,提出了几种编队控制策略。利用非线性函数tanh(x)的饱和性,提出了一种非线性PD+控制策略;利用滑模具有的强鲁棒性,对于不确定的多移动机器人编队,提出了线性滑模PD+控制策略;对于系统参数不确定的多移动机器人系统,利用自适应控制的方法,通过提出参数自适应更新律,实现了其编队控制。基于Lyapunov稳定性理论分析证明了所提出的控制律对于闭环系统的全局渐进稳定性,Matlab仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。
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