多移動機(jī)器人編隊(duì)的分布式預(yù)測控制研究.pdf

1、隨著智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，多移動機(jī)器人在生產(chǎn)生活中得到了越來越多的應(yīng)用。編隊(duì)控制作為多移動機(jī)器人協(xié)同控制中最基本和最重要的環(huán)節(jié)，在諸多場景有著重要的應(yīng)用，例如飛行器的隊(duì)形編排、智能交通的自動導(dǎo)航、移動傳感網(wǎng)絡(luò)等。然而移動機(jī)器人間的耦合、外界干擾、能耗約束及控制器計(jì)算負(fù)荷高一直是多移動機(jī)器人編隊(duì)控制的難點(diǎn)所在。本文針對多移動機(jī)器人編隊(duì)系統(tǒng)，基于納什迭代算法，分別研究了分布式模型預(yù)測控制方法，基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的分布式模型預(yù)測控制方法和多速

2、率采樣下的分布式編隊(duì)控制方法。本文主要工作如下：
　　1．針對多移動機(jī)器人分布式編隊(duì)控制問題，提出基于納什迭代的分布式模型預(yù)測控制方法。根據(jù)移動機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型和本地性能指標(biāo)，利用納什迭代算法將分布式編隊(duì)控制問題轉(zhuǎn)化為在線迭代優(yōu)化問題，通過尋找納什均衡點(diǎn)得到移動機(jī)器人的本地最優(yōu)控制量。最后，通過仿真檢驗(yàn)所提算法的有效性。
　　2．針對多移動機(jī)器人編隊(duì)系統(tǒng)受外界干擾問題，提出具有擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的分布式模型預(yù)測控制方法。根據(jù)移

3、動機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型和擴(kuò)張狀態(tài)方程，設(shè)計(jì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器用以估計(jì)外界擾動，利用基于納什迭代的分布式模型預(yù)測控制方法設(shè)計(jì)本地控制器，同時利用擾動估計(jì)值對系統(tǒng)進(jìn)行前饋補(bǔ)償。最后，利用仿真驗(yàn)證所提方法能有效提升系統(tǒng)抗干擾能力。
　　3．針對編隊(duì)系統(tǒng)的能耗約束、計(jì)算負(fù)荷重和通信量大問題，提出多速率采樣下的分布式控制策略。通過合理降低系統(tǒng)采樣頻率，同時利用模型預(yù)測控制器在非采樣時刻進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測，在保證多移動機(jī)器人編隊(duì)系統(tǒng)性能前提下降低控制器計(jì)