多智能體系統(tǒng)的編隊控制協(xié)議設計及協(xié)同搬運研究.pdf

1、物體搬運在實際應用中十分常見，但在空間尺寸受限或者有危險的環(huán)境下進行物體搬運非常困難，因此，如何在環(huán)境受限的情況下利用多智能體系統(tǒng)實現(xiàn)物體的搬運，使其滿足復雜的路徑規(guī)劃要求，最終到達目標點，是迫切需要解決且具有挑戰(zhàn)性的問題。
　　本文結合線性時序邏輯(LTL)理論和多智能體系統(tǒng)編隊控制理論，研究多智能體系統(tǒng)的分布式編隊控制協(xié)議設計和協(xié)同搬運控制問題。針對個體模型為一階、二階和三階模型的多智能體系統(tǒng)，分別給出了二維空間編隊中分布式比

2、例控制協(xié)議、分布式比例微分動作控制器協(xié)議和分布式比例積分微分控制協(xié)議，使多智能體系統(tǒng)能夠保持預期的隊形，在此基礎上，基于LTL理論進行路徑規(guī)劃，根據(jù)物理的搬運任務需求規(guī)劃出最優(yōu)路徑，從而保證多智能體系統(tǒng)在保持隊形的情況下沿著規(guī)劃出的最優(yōu)路徑，進行物體搬運。
　　針對一階多智能體系統(tǒng)編隊問題，給出相似編隊的分布式控制方法，設計的分布式控制器能夠?qū)崿F(xiàn)多智能體系統(tǒng)的編隊控制。首先將多智能體系統(tǒng)的編隊問題轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析問題，接著將

3、多智能體系統(tǒng)分解成多個子系統(tǒng)，并分析子系統(tǒng)的穩(wěn)定性，然后設計比例控制器用于保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過求解各子系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍交集，獲得使整個系統(tǒng)實現(xiàn)相似編隊的控制參數(shù)范圍，并通過仿真實驗驗證了所設計的控制算法的有效性。為了提高系統(tǒng)搬運的效率，采用基于LTL理論的路徑規(guī)劃算法，獲得同時滿足任務要求和運行環(huán)境的最優(yōu)路徑，最后以隊形的方式實現(xiàn)了滿足路徑規(guī)劃要求的一階多智能體系統(tǒng)協(xié)同搬運的仿真。
　　針對二階、三階多智能體系統(tǒng)的二維空間編隊控制

4、問題，分別設計了一致性協(xié)議?；贚aplacian變換將控制協(xié)議的設計問題轉(zhuǎn)化成分布式PD和PID的控制器設計問題，以解析的方式將多智能體系統(tǒng)分解成多個子系統(tǒng)，并對子系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行研究。根據(jù)復常系數(shù)線性系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)求得子系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍交集，獲得使多智能體系統(tǒng)實現(xiàn)相似編隊的控制器參數(shù)范圍。為使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能，以二階多智能體系統(tǒng)為研究對象，進一步研究系統(tǒng)的極點配置問題。然后將控制器用于系統(tǒng)動態(tài)編隊，研究速度和角速度的一致性問題，