[1]刘 伟,李大卫,戴洪德,等.具有避障的机器人集群系统分布式编队控制[J].机械与电子,2021,(07):44-48.
　LIU Wei,LI Dawei,DAI Hongde,et al.Distributed Multi-robots System Formation Control with Obstacle Avoidance[J].Machinery & Electronics,2021,(07):44-48.
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具有避障的机器人集群系统分布式编队控制()
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机械与电子[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

卷:
期数:
2021年07期
页码:
44-48
栏目:
自动控制与检测
出版日期:
2021-07-19

文章信息/Info

Title:
Distributed Multi-robots System Formation Control with Obstacle Avoidance
文章编号:
１００１-２２５７ ( ２０２１ ) ０７-００４４-０５
作者:
刘 伟; 李大卫; 戴洪德; 李 飞
海军航空大学,山东 烟台 ２６４０００
Author(s):
LIU Wei ;  LI Dawei ;  DAI Hongde ;  LI Fei
( Naval Aviation University , Yantai ２６４０００ , China)
关键词:
机器人集群系统; 分布式控制; 编队控制; 避障
Keywords:
multi-robot system ;  distributed control ;  formation control ;  obstacle avoidance
分类号:
V２７９ ; V２４９.1
文献标志码:
A
摘要:
针对具有线性二阶积分运动学模型的机器人集群系统,基于机器人之间的相对状态信息设计了分布式编队控制器.通过变量替换,将机器人集群系统的编队问题转换为一致性控制问题,推导得到了机器人集群系统实现期望编队队形的充分性条件.利用人工势场函数的方法,设计了具有避障功能的机器人编队控制器.最后,仿真实验证明,机器人集群系统实现编队并能够避免与障碍物发生碰撞.
Abstract:
A distributed formation controller is designed based on the relative state information between the robots for the robot swarm system with second-order linear dynamics． By performing variable transformation , the formation problem of the robot cluster system is transformed into the consensus control problem , and the sufficient condition for the multi-robot system to achieve the desired formation is derived． Furthermore , by using the artificial potential field function method , a robot formation controller with obstacle avoidance function is designed． Finally , the simulation experiment verifies that the robot cluster system can realize formation and avoid collision with obstacles．

参考文献/References:

[１] 孙玉娇,杨洪勇,于美妍 ． 基于领航跟随的多机器人系统有限时间一致性控制研究[ J ] ． 复杂系统与复杂性科学,２０２０ , １７ ( ４ ): ６６-７２ , ８４．

[２] KHAN A T , CAO X W , LI S , et al．Block chain technology with applications to distributed control and cooperative robotics : a survey [ J ] ． International journal of robotics and control , ２０１９ , ２ ( １ ): ３６-４８．
[３] GLAVASKI S , CHAVES M , DAY R , et al．Vehicle networks : achieving regular formation [ C ]// American Control Conference , ２００３ , ５ : ４０９５-４１００．
[４] 顾大强,郑文钢 ． 多移动机器人协同搬运技术综述[ J ] ．智能系统学报,２０１９ , １４ ( １ ) : ２４-３１．
[５] 赵蕊,许建,向先波,等 ． 多自主式水下机器人的路径规划和控制技术研究综述[ J ] ． 中国舰船研究 ,２０１８ , １３( ６ ): ６０-６７．
[６] OLFATI-SABER R , MURRAY R M．Consensus problems in networks of agentswith switching topology and time-delays [ J ] ． IEEE Transactions on automatic control , ２０１５ , ４９ ( ９ ): １５２０-１５３３．
[７] 梁晓龙,刘流,何吕龙,等 ． 基于固定时间一致性的无人机集群构型变换[ J ] ． 系统工程与电子技术,２０１８ , ４０( ７ ): １５０６-１５１２．
[８] 吴越鹏,戴曙光,刘磊 ． 多体线性系统一致性分布观测控制器设计[ J ] ． 控制工程, ２０１７ , ４ ( １ ): ２２２-２２６．
[９] REN W , ATKINS E．Distributed multi-vehicle coordinated control via local information exchange [ J ] ． International journal of robust and nonlinear control , ２００７ ,１７ ( １０ / １１ ): １００２-１０３３．
[１０] 陈世明,邱昀,黄跃,等 ． 基于牵制控制的异质多智能体系统的群一致性研究[ J ] ． 智能系统学报, ２０１９ , １４( 2 ): ３５５-３６１．
[１１] 杨东岳,梅杰 ． 有向图中基于扰动观测器的线性多智能体系统一致性[ J ] ． 自动化学报, ２０１８ , ４４ ( ６ ): ７９-８６．
[１２] 谭拂晓,关新平,刘德荣 ． 非平衡拓扑结构的多智能体网络系统一致性协议[ J ] ． 控制理论与应用, ２００９ , ２６( １０ ): １０８７-１０９２．
[１３] 梅权,姚佩阳 ． 一致性Multi Agent编队控制综述[ J ] ． 电光与控制, ２０１７ , ２４ ( １ ): ５４-５６
[１４] 易文,雷斌 ． 基于一致性的机器人编队飞行几何构型控制[ J ] ． 武汉科技大学学报, ２０１９ , ４２ ( １ ): １５０-１５３．
[１５] 卫强强,刘蓉,张衡 ． 四旋翼无人机高阶一致性编队控制方法[ J ] ． 电光与控制, ２０１９ , ２６ ( ８ ): １-５．
[１６] 吴学礼,杨朝超,张建华 ． 基于一致性理论之飞机群运动控制[ J ] ． 河北科技大学学报, ２０１５ , ３６ ( ５ ): ５２３-５３１．
[１７] 卢艳军,李月茹 ． 基于改进人工势场法的四旋翼飞行器航迹规划[ J ] ． 火力与指挥控制, ２０１８ , ４３ ( １１ ): １１９-１２２．
[１８] 吕永申,刘力嘉,杨雪榕,等 ． 人工势场与虚拟结构相结合的无人机集群编队控制[ J ] ． 飞行力学, ２０１９ , ３７( ３ ): １-５．
[１９] 张佳龙,闫建国,张普,等 ． 基于改进人工势场的无人机编队避障控制研究[ J ] ． 西安交通大学学报, ２０１８ ,５２ ( １１ ): １１２-１１９．
[２０] 桑雷,吕强 ． 基于人工势场法的多机器人编队与避障[ J ] ． 信息系统工程, ２０２０ ( ３ ): １３９-１４２ , １４５．
[２１] 艾莉 ． 非线性无人机集群系统分布式编队控制[ J ] ． 重庆理工大学学报(自然科学版),２０２０ , ３４ ( ４ ): １７０-１７５．
[２２] GODSIL C , ROYLE G．Algebraic graph theory [ M ] ．New York : Springer-Verlag , ２００１．
[２３] QU Z．Cooperative control of dynamicasystems : applications to autonomous vehicles [ M ] ．London :Springer-Verlag , ２００９．

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: ２０２１-０３-０４
作者简介:刘 伟 ( １９８６－ ),男,山东日照人,博士,讲师,研究方向为控制理论以及无人系统等.
更新日期/Last Update: 2021-07-16