[發(fā)明專(zhuān)利]一種二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310318275.5
• 申請(qǐng)日: 2013-07-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103399575A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳楊楊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/00
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法，其特征在于：定常風(fēng)速場(chǎng)是指與時(shí)間無(wú)關(guān)的二維風(fēng)速矢量描述的歐拉風(fēng)速場(chǎng)，并且機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌道是用軌道函數(shù)描述的，該方法包括如下步驟：

a).由風(fēng)速矢量計(jì)算風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人的總偏航角度和總線速度；

b).由軌道函數(shù)計(jì)算尋跡誤差；

c).由軌道函數(shù)和弧長(zhǎng)參數(shù)計(jì)算機(jī)器人沿軌道運(yùn)動(dòng)的廣義弧長(zhǎng)和在軌速度；

d).由通信得到的鄰居信息，設(shè)計(jì)總偏航角速度和總線加速度使得尋跡誤差和隊(duì)形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并保證機(jī)器人本身的速率大于風(fēng)速；

e).由總偏航角速度和總線加速度聯(lián)列求解機(jī)器人本身期望角速度和控制力；

f).計(jì)算真實(shí)與期望角速度的誤差，設(shè)計(jì)機(jī)器人的控制力矩；

g).由伺服系統(tǒng)來(lái)完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法，其特征在于：

其中所述步驟a）包括如下步驟：

a1)由機(jī)器人本身的線速度、轉(zhuǎn)角以及風(fēng)速矢量，計(jì)算風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人的總偏航角度；

a2)由風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人總偏航角度，計(jì)算機(jī)器人總運(yùn)動(dòng)方向以及與運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向；

a3)由機(jī)器人本身的線速度、風(fēng)速矢量、機(jī)器人總運(yùn)動(dòng)方向以及與運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向，計(jì)算風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人的總線速度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法，其特征在于：

其中所述步驟b）包括如下步驟：

b1)由風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人的位置和軌道函數(shù)，計(jì)算軌道函數(shù)值與期望值間的位置尋跡誤差；

b2)由軌道函數(shù)計(jì)算軌道的單位法向量和單位切向量；

b3)由風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人的總運(yùn)動(dòng)方向和軌道的單位切方向，計(jì)算角度尋跡誤差。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法，其特征在于：

其中所述步驟c）包括如下步驟：

c1)規(guī)定好目標(biāo)軌道的弧長(zhǎng)參數(shù)和弧長(zhǎng)計(jì)算的起始點(diǎn)，由此確定關(guān)于軌道函數(shù)的等值曲線簇中其他曲線的弧長(zhǎng)計(jì)算的起始點(diǎn)；

c2)由軌道函數(shù)和弧長(zhǎng)參數(shù)計(jì)算機(jī)器人沿軌道從起始點(diǎn)到當(dāng)前位置間的弧長(zhǎng)；

c3)由隊(duì)形要求確定廣義弧長(zhǎng)與弧長(zhǎng)間的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算廣義弧長(zhǎng)和在軌速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法，其特征在于：

其中所述步驟d）包括如下步驟：

d1)由位置尋跡誤差、角度尋跡誤差以及通信得到的相鄰機(jī)器人的廣義弧長(zhǎng)，設(shè)計(jì)風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人總偏航角速度使尋跡誤差達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

d2)由通信得到的相鄰機(jī)器人的廣義弧長(zhǎng)和在軌速度，設(shè)計(jì)風(fēng)速場(chǎng)中機(jī)器人總線加速度在實(shí)現(xiàn)編隊(duì)同時(shí)保證機(jī)器人本身的速率大于風(fēng)速。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法，其特征在于：

其中所述步驟e）包括如下步驟：

e1)對(duì)總偏航角度求導(dǎo)得到總偏航角速度與機(jī)器人本身的角速度和控制力間的關(guān)系式；

e2)對(duì)總線速度求導(dǎo)得到總線加速度與機(jī)器人本身的角速度和控制力間的關(guān)系式；

e3)由步驟d)設(shè)計(jì)出的總偏航角速度和總線加速度，根據(jù)推導(dǎo)出的關(guān)系式聯(lián)列求解出機(jī)器人本身期望角速度和控制力。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維定常風(fēng)速場(chǎng)中多機(jī)器人的尋跡編隊(duì)控制方法，其特征在于：

其中所述步驟f）包括如下步驟：

f1)由機(jī)器人真實(shí)角速度，計(jì)算其與步驟e)得出的期望角速度間的角速度誤差；

f2)由總偏航角速度和總線加速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，計(jì)算期望角速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；

f3)根據(jù)角速度誤差和期望角速度的導(dǎo)數(shù)，設(shè)計(jì)機(jī)器人的力矩使得角速度誤差減少到滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)要求。