[發明專利]用于多機器人系統的編隊控制方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202011177472.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112327839B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 秦家虎;張聰;馬麒超;李曼
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

1.一種用于多機器人系統的編隊控制方法，包括：

構建所述多機器人系統中各機器人的動力學方程；

根據所述多機器人系統中機器人的通訊關系，構建所述多機器人系統的通信拓撲圖，其中，所述多機器人系統包括只發送信息的機器人及發送和接收信息的機器人，所述通信拓撲圖有向且隨時間變化；

設置所述只發送信息的機器人的初始狀態，以確定多機器人系統的編隊構型；

針對于每一機器人，基于所述通信拓撲圖確定與該機器人的距離在預設范圍其它機器人，根據該機器人的狀態信息及所述其它機器人的狀態信息，構建編隊所需的包含控制器；

根據所述動力學方程及所述包含控制器構建所述多機器人系統中包含控制與追蹤控制的關系；

根據所述包含控制與追蹤控制的關系控制所述多機器人系統的按照所述編隊構型運動；

其中，所述根據該機器人的狀態信息及所述其它機器人的狀態信息，構建編隊所需的包含控制器包括：

將所述包含控制器構建為：

其中，i表示當前機器人的編號，，表示與當前機器人的距離在預設范圍其它機器人的編號，N表示所述多機器人系統中所有機器人的數量，K表示控制增益矩陣，u_i(t)表示第i個機器人在t時刻的控制輸入，a_ij(t)表示t時刻的通信拓撲圖對應的鄰接矩陣的元素，x_i(t)表示第i個機器人在t時刻的狀態信息，x_j(t)表示第j個機器人在t時刻的狀態信息。

2.根據權利要求1所述的用于多機器人系統的編隊控制方法，所述構建所述多機器人系統中各機器人的動力學方程包括：

將所述多機器人系統中各機器人的動力學方程構建為：

其中，i表示機器人的編號，t表示時刻，x_i(t)表示第i個機器人在t時刻的狀態信息，u_i(t)表示第i個機器人在t時刻的控制輸入，表示x_i(t)導數，A和B分別為第i個機器人的系統矩陣及輸入矩陣。

3.根據權利要求1所述的用于多機器人系統的編隊控制方法，所述根據所述動力學方程及所述包含控制器構建所述多機器人系統中包含控制與追蹤控制的關系包括：

根據各機器人的動力學方程及所述包含控制器得到整個多機器人系統的動力學模型；

將所有只發送信息的機器人看成一個整體，即認為所述多機器人系統中只有一個只發送信息的機器人，該只發送信息的機器人與所有可發送和接收信息的機器人構成第一系統，根據各個機器人的動力學方程及所述包含控制器得到所述第一系統的動力學模型；

根據所述整個多機器人系統的動力學模型及所述第一系統的動力學模型，構建所述包含控制與追蹤控制的關系。

4.根據權利要求3所述的用于多機器人系統的編隊控制方法，將所述整個多機器人系統的動力學模型構建為：

其中，x(t)表示整個多機器人系統在t時刻的狀態信息，表示x(t)的導數，N表示所述多機器人系統中所有機器人的數量，I_N表示N維單位矩陣，L(t)是t時刻的所述通信拓撲圖對應的拉普拉斯矩陣，A和B分別表示第i個機器人的系統矩陣及輸入矩陣，K表示控制增益矩陣。

5.根據權利要求3所述的用于多機器人系統的編隊控制方法，將第一系統的動力學模型構建為：

其中，表示所述第一系統在t時刻的狀態信息，表示的導數，N₂表示所述多機器人系統中發送和接收信息的機器人的數量，表示N₂+1維單位矩陣，L_S(t)是所述第一系統在t時刻的第一通信拓撲圖對應的拉普拉斯矩陣，A和B分別表示第i個機器人的系統矩陣及輸入矩陣，K表示控制增益矩陣。