[发明专利]一种带强连通分支的多机器人系统可控包含控制方法

说明书

一种分布式的带强连通分支多机器人系统可控包含控制方法，包括以下步骤：（1）根据网络拓扑结构，将有向网络中强连通分支机器人集视为一个整体，即为单元智能体，其他机器人为一般智能体；（2）为单元智能体个体设计相应的一致性控制律，从而实现各个单元的一致，得到网络的缩聚图；（3）针对网络的缩聚图，利用二分图最大匹配算法求取满足网络可控的驱动节点集，驱动节点即为该网络中的领导者，其他节点为跟随者；（4）根据跟随者邻接个体的相对信息为跟随者和领导者机器人设计相应的多机器人领导者包含控制律，驱使跟随者机器人渐近收敛到由领导者机器人所构成的动态凸包中，从而实现多机器人网络的可控包含控制。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体来说涉及一种带强连通分支的多机器人系统可控包含控制方法。

背景技术

移动机器人是由计算机工程、自动化控制工程、信息和传感技术以及人工智能等多学科交叉而形成的一种高新技术，是一个集感知、决策规划、行为控制和交互能力的等多功能于一体的综合系统。机器人技术的发展是衡量一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志之一，随着机器人开发速度的不断加快，智能化程度越来越高，其应用范围也愈加广泛，不仅在工农业生产、社会服务、医疗卫生以及军事领域等有着广阔的应用前景，而且在海洋资源开发、宇宙探测、危险物资搜捕以及救援等场合都有着巨大的发展空间。因此，移动机器人技术是目前科学研究中最活跃的领域之一，受到了世界各国的普遍关注。

目前，国内外对机器人技术的研究已经取得了一定的进步，开发出各种配备多种先进传感器，具有较强适应能力的智能机器人，如各种微型机器人、水下机器人、军用机器人、服务娱乐机器人以及仿人机器人等，与一般的自动化装备不同，这些智能机器人不仅在外观上突破了最初简单的工业机器人形状的局限，而且针对不同的任务和面对一些特殊环境时，其功能和智能程度都有大幅度的提高。随着机器人技术研究的不断深入，在实际工作中的广泛应用又为机器人学提出了新的要求，在这些应用需求的驱动下，产生了一系列新的研究课题，如路径规划、机器人视觉处理、多机器人协同合作以及一致性等，都是未来机器人技术研究研究的重要分支。

多机器人协调控制是控制领域新兴的研究热点之一，一致性问题作为分布式协同控制的一个重要研究方向，主要任务是设计控制协议，使系统能够通过局部信息交互在关键信息上达成一致，最终达到理想的一致性状态。Olfati-Saber R,Murray R M(Consensusproblems in networks of agents with switching topology and time-delays.IEEETransactions on Automatic Control,2004)和Ren W,Beard R W.(Consensus seekingin multiagent systems under dynamically changing interaction topologies.IEEETransactions on Automatic Control,2005)等最早对于一致性问题展开了研究工作。根据系统中领导者个体数目的不同，一致性问题可划分为以下几种情况：无领导者一致性、一致性追踪(领导-跟随一致性)、多领导者一致性。无领导者一致性在过去的几年中已得到深入的研究，然而在一些实际应用中,通常会出现一个或多个领导者的情况。