[發明專利]多移動機器人系統的協調控制方法

有效

• 申請號: 201210315256.2
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102830701A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 孟德元;賈英民
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機器人控制技術領域，特別涉及一種多移動機器人系統的協調控制方法。

背景技術

目前，多移動機器人的協調控制方法在實際問題中得到了越來越廣泛的應用。這主要是由于越來越多的實際任務都比較復雜，往往單移動機器人難以完成，而需要通過多移動機器人之間的合作來完成。此外，通過多移動機器人間的合作，可提高機器人系統在作業過程中的效率，進而當工作環境發生變化或機器人系統局部發生故障時，多移動機器人系統仍可通過本身具有的合作關系來完成預定的任務。然而，現有技術存在的缺點是，控制精度不高，往往只能使得各移動機器人在時間趨于無窮時漸近地完成某項特定任務。特別地，當涉及多移動機器人的跟蹤問題時，往往只能保證各移動機器人達到某個位置或目標，而不能保證各移動機器人能夠完全地跟蹤任意指定的期望軌跡或目標。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。

為達到上述目的，本發明提出一種多移動機器人系統的協調控制方法，所述多移動機器人系統包括多個個體移動機器人，所述方法包括以下步驟：A：每個所述個體移動機器人獲取自身當前時刻位置、經驗控制量、輸入矩陣、輸出矩陣以及鄰居機器人的當前時刻位置；B：判斷每個所述個體移動機器人是否具有預定的期望位置信息，并根據所述判斷的結果確定每個所述個體移動機器人的第一參數；C：根據每個所述個體移動機器人的第一參數以及預定的多移動機器人系統的加權鄰接矩陣確定每個所述個體移動機器人的學習參數，其中所述學習參數包括第一學習參數和第二學習參數，且所述第一學習參數和第二學習參數非負且滿足預定的權規則條件；以及D：根據每個所述個體移動機器人的輸入矩陣和輸出矩陣確定每個所述個體移動機器人的學習增益矩陣；以及E：根據每個所述個體移動機器人的自身當前時刻位置、第一參數、學習參數、經驗控制量和學習增益矩陣以及所述鄰居機器人的當前時刻的位置控制每個所述個體移動機器人。

在本發明的一個實施例中，所述步驟B進一步包括：如果所述個體移動機器人具有所述預定的期望位置信息，則確定所述第一參數為1；如果所述個體移動機器人不具有所述預定的期望位置信息，則確定所述第一參數為0。

在本發明的一個實施例中，所述預定的權規則條件為：其中為所述個體移動機器人i與個體移動機器人j之間的第一學習參數，ψ_i為所述個體移動機器人i的第二學習參數，ω_i為所述個體移動機器人i的第一參數，a_ij為所述多移動機器人系統的加權鄰接矩陣的元素。

根據本發明的一個實施例中，所述步驟D進一步包括：根據每個所述個體移動機器人的輸入矩陣和輸出矩陣通過以下的公式確定每個所述個體移動機器人的學習增益矩陣K，

K=(CB)^T[CB(CB)^T]^-1

其中，B和C分別為所述個體移動機器人的輸入矩陣和輸出矩陣。

根據本發明的一個實施例，所述步驟E進一步包括：E1：根據每個所述個體移動機器人的自身當前時刻位置、所述第一參數、所述學習參數、所述經驗控制量、所述學習增益矩陣以及所述鄰居機器人的當前時刻位置，通過以下的公式確定每個個體移動機器人的當前控制量，

其中，u_i，k(t)為所述個體移動機器人i的經驗控制量，y_i,k(t+1)為個體移動機器人i在經驗控制量u_i，k(t)控制下的下一時刻的位置，y_j，k(t+1)為個體移動機器人i的鄰居機器人j在經驗控制量u_j，k(t)控制下的下一時刻的位置，y_r(t+1)為所述預定的期望位置信息，K為所述學習增益矩陣，u_i，k+1(t)為所述個體移動機器人i的當前控制量；以及

E2：根據所述個體移動機器人的當前控制量和所述個體移動機器人當前時刻的位置，通過以下的公式確定所述個體移動機器人的下一時刻的位置：

y_i，k+1(t+1)=C(I-q^-1A)^-1Bu_i,k+1(t)，