[发明专利]一种考虑外部干扰下移动机器人的编队控制方法

权利要求书

1.一种考虑外部干扰下移动机器人的编队控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：引入虚拟领航者的概念，建立移动机器人领航-跟随编队控制的运动学数学模型；

步骤二：考虑外界环境扰动项，建立移动机器人运动学编队控制误差模型；

步骤三：设计编队协同控制器，使移动机器人按照设定的速度沿着设定路径航行，完成编队队形的建立；

步骤四：编队协同控制律收敛性证明，使移动机器人编队轨迹收敛于设定路径并形成设定的编队队形；

所述移动机器人运动学编队控制误差模型中，对于第i个跟随机器人，定义跟踪误差为：

其中，R^T(θ_ei)为旋转矩阵，q_ei为跟随机器人i的实际位姿与期望位姿的偏差，q_i＝[x_i,y_i,θ_i]^T为跟随机器人i的实际位姿，q_d＝[x_d,y_d,θ_d]^T为跟随机器人i的期望位姿，x_ei,y_ei,θ_ei为跟随机器人i的位姿误差，x_i,y_i,θ_i为跟随机器人的位姿，对移动机器人运动学编队控制误差模型进行微分，得到：

其中，v_i为跟随机器人i的实际速度，ω_i为跟随机器人的实际角速度；

将实际的移动机器人运动学编队控制误差模型与设定的标称移动机器人运动学编队控制误差模型之间的偏差作为不确定性进行处理，因此移动机器人的误差导数表示为：

其中，δ＝[δ₁,δ₂,δ₃]^T为参数扰动和外部干扰引起的不确定性，且有界δ₁,δ₂,δ₃分别为偏差量的扰动，为三个扰动的对应界；

所述步骤二中，寻找控制输入u_i＝(v_i,ω_i)^T，使得跟随者与虚拟领航者的跟踪误差q_ei＝(x_ei,y_ei,θ_ei)^T收敛到原点的小邻域内，设定控制目标：取

其中，所以，

因此，设计跟随机器人i的控制律u_i＝(v_i,ω_i)^T为：

其中，λ₁,λ₂＞0。

2.根据权利要求1所述的考虑外部干扰下移动机器人的编队控制方法，其特征在于，所述步骤一中，建立移动机器人领航-跟随编队控制运动学数学模型后，确定真实领航机器人的实际位姿和虚拟领航机器人的期望位姿之间的关系，使得跟随机器人参照虚拟领航机器人，完成对真实领航机器人的跟随。