[發明專利]多移動機器人的二自由度分數階協同控制方法

有效

• 申請號: 201711397316.9
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108073173B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 禹鑫燚;楊帆;歐林林;張銘揚
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

具有分數階模型的多移動機器人的二自由度協同控制方法，步驟如下：1)根據移動機器人在草地上或者玻璃上滑行時的特性，獲取單個移動機器人的分數階模型2)根據模型參數確定能夠保證單個機器人穩定的個體控制器的穩定集合；3)通過粒子群算法獲取滿足魯棒性的最優控制器參數；4)將個體控制器和原來的模型結合成新的模型，求得耦合控制器的穩定集；5)在所求取的耦合控制器穩定集中通過粒子群算法選取最優控制參數，并執行分數階PID控制程序，使多移動機器人系統完成協同控制。

技術領域

本發明涉及多移動機器人的二自由度分數階協同控制方法。

背景技術

多移動機器人系統是分布式人工智能系統領域的一個相當重要的分支。多移動機器人系統在20世紀80年代后期已經成為分布式人工智能研究中的主要研究對象。研究多移動機器人系統的主要目的是功能相對簡單的多個移動機器人之間進行分布式協同控制，完成復雜任務，為在極端環境下的作業提供了可靠的支持。

關于多移動機器人的研究主要包括移動機器人的知識、目標、技能、規劃等，以及移動機器人在解決問題時的協調行動。研究者主要研究移動機器人個體之間的信息交互、協同合作、沖突解決等方面，注重多個移動機器人之間的緊密群體合作，而不是單個移動機器人能力的自治和發揮，說明如何分析、設計和集成多個移動機器人，從而構成互相協作的系統是主要目標。

所謂一致性，即在一個多移動機器人系統中，所有的移動機器人最終狀態能夠趨于一致。一致性問題的出現主要源于合作控制問題。對于多移動機器人系統的合作控制問題，移動機器人之間共享信息是保證合作的一個前提條件，共享信息可以以多種形式出現，比如說一個共同的目標，一種共同的控制算法，或者相對的位置信息。當一組移動機器人要合作共同去完成一項任務，合作控制策略的有效性表現在，多移動機器人必須能夠應對各種不可預知的形勢和環境的改變，這就要求移動機器人隨著環境的改變能夠達到一致。因此，多移動機器人達到一致是實現協調合作控制的一個首要條件。

近年來，針對多移動機器人控制的分析與研究，已在一致性和協同控制方面取得了很大的進展。Li在文獻Distributed consensus of linear multi-agent systems withadaptive dynamic protocols(Automatica,2013,49(7):1986-1995.)中對具有領導和沒有領導的線性多智能體系統，分析了系統一致性問題。Philip在文獻Adaptive ConsensusControl for a Class of Nonlinear Multiagent Time-Delay Systems Using NeuralNetworks(IEEE transactions on neural networks and learning systems,2014,25(6):1217-1226.)中對于一類具有時滯的非線性多智能體系統，介紹了自適應神經網絡一致性控制方法。Yu在文獻Distributed control gains design for consensus in multi-agent systems with second-order nonlinear dynamics(Automatica,2013,49(7):2107-2115.)中基于相鄰智能體的局部信息對每個跟隨者提出了一個分布式自適應律。上述研究針對的機器人模型都是整數階的模型。對于滑行在草地或者玻璃上的移動機器人而言，它的動力學模型是分數階的，以上的控制算法無法從根本上進行系統設計使整個多移動機器人系統滿足一定的性能指標要求，也很難靈活地實現不同的全局控制目標。

發明內容

本發明克服現有技術的上述缺點，提供一種針對草地或玻璃環境下的多移動機器人的二自由度分數階協同控制方法，改善分數階移動機器人的一致性和協同控制。