本文關(guān)鍵詞：多智能體系統(tǒng)的編隊(duì)控制協(xié)議設(shè)計(jì)及協(xié)同搬運(yùn)研究

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【摘要】：物體搬運(yùn)在實(shí)際應(yīng)用中十分常見,但在空間尺寸受限或者有危險(xiǎn)的環(huán)境下進(jìn)行物體搬運(yùn)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(shí)現(xiàn)物體的搬運(yùn),使其滿足復(fù)雜的路徑規(guī)劃要求,最終到達(dá)目標(biāo)點(diǎn),是迫切需要解決且具有挑戰(zhàn)性的問題。本文結(jié)合線性時(shí)序邏輯(LTL)理論和多智能體系統(tǒng)編隊(duì)控制理論,研究多智能體系統(tǒng)的分布式編隊(duì)控制協(xié)議設(shè)計(jì)和協(xié)同搬運(yùn)控制問題。針對個(gè)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(duì)中分布式比例控制協(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(yù)期的隊(duì)形,在此基礎(chǔ)上,基于LTL理論進(jìn)行路徑規(guī)劃,根據(jù)物理的搬運(yùn)任務(wù)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(duì)形的情況下沿著規(guī)劃出的最優(yōu)路徑,進(jìn)行物體搬運(yùn)。針對一階多智能體系統(tǒng)編隊(duì)問題,給出相似編隊(duì)的分布式控制方法,設(shè)計(jì)的分布式控制器能夠?qū)崿F(xiàn)多智能體系統(tǒng)的編隊(duì)控制。首先將多智能體系統(tǒng)的編隊(duì)問題轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析問題,接著將多智能體系統(tǒng)分解成多個(gè)子系統(tǒng),并分析子系統(tǒng)的穩(wěn)定性,然后設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相似編隊(duì)的控制參數(shù)范圍,并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的控制算法的有效性。為了提高系統(tǒng)搬運(yùn)的效率,采用基于LTL理論的路徑規(guī)劃算法,獲得同時(shí)滿足任務(wù)要求和運(yùn)行環(huán)境的最優(yōu)路徑,最后以隊(duì)形的方式實(shí)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(yùn)的仿真。針對二階、三階多智能體系統(tǒng)的二維空間編隊(duì)控制問題,分別設(shè)計(jì)了一致性協(xié)議�；贚aplacian變換將控制協(xié)議的設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化成分布式PD和PID的控制器設(shè)計(jì)問題,以解析的方式將多智能體系統(tǒng)分解成多個(gè)子系統(tǒng),并對子系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。根據(jù)復(fù)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(shí)現(xiàn)相似編隊(duì)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(jìn)一步研究系統(tǒng)的極點(diǎn)配置問題。然后將控制器用于系統(tǒng)動態(tài)編隊(duì),研究速度和角速度的一致性問題,得到滿足速度要求的動態(tài)編隊(duì)方法。最后結(jié)合基于LTL理論的路徑規(guī)劃方法,以隊(duì)形的方式實(shí)現(xiàn)多智能體系統(tǒng)協(xié)同搬運(yùn)�；贙-team機(jī)器人在建立的實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行多移動機(jī)器人系統(tǒng)的編隊(duì)控制和協(xié)同搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,根據(jù)獲得的穩(wěn)定性條件選取的控制參數(shù)能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定,控制多移動機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)編隊(duì),并按照規(guī)劃的路徑進(jìn)行物體的協(xié)同搬運(yùn)。研究結(jié)果為空間受限或是危險(xiǎn)環(huán)境的物體搬運(yùn)提供了有效途徑。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP13;TP18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1230839