控制与决策

作者：娜茜泰,赵国亮,翁智,夏元清

单位：内蒙古大学 电子信息工程学院,呼和浩特 010021,,内蒙古大学 电子信息工程学院,呼和浩特 010021,,内蒙古大学 电子信息工程学院,呼和浩特 010021,,北京理工大学 自动化学院,北京 100081,

关键词：多机器人协同控制;屏障控制函数;多目标控制;不等式约束;非完整约束;避碰;连通性

基金：国家自然科学基金项目(61941304,61966026)；内蒙古自治区自然科学基金项目(2019BS06006, 2020BS06004).

受多目标优化理论的启发,针对非完整约束轮式机器人设计基于屏障控制函数的多目标协同控制算法.该方法可实现队形控制主目标、连通性次级目标以及避碰次级目标,其中将连通性保持和避碰问题建模为两个系统约束,屏障控制函数作为约束对应的惩罚函数,可解决系统有输入或状态约束的问题.通过获取的局部信息将系统状态约束转化为屏障控制函数,利用屏障控制函数的类李雅普诺夫特性对其导数引入约束, 再通过保证约束集的正不变性,达到控制目标.所提出方法可有效地避免控制器在连通性约束和避碰约束边界处的频繁切换,减小机械疲劳,在理论上可进一步扩展次级目标的数目,实现多目标控制.另外,所提出的协同控制算法对编队队形没有特殊要求,适用于不同编队需求和通信拓扑情况.最后通过数值仿真验证了所提出算法在不同情况下的有效性.

来源：2022年第9期

《控制与决策》期刊编辑部

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