[发明专利]一种基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制方法

权利要求书

1.一种基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制方法，其特征在于，包括：

S1，基于机器人网络中各机器人的观测器，获取所述区域内可移动目标的近似重要程度

S2，根据建立机器人网络对区域覆盖效果的近似度量函数其中，p_i为机器人当前位置，N为机器人个数，V_i为机器人i分配到的Voronoi分区，q为区域内的任意点；

S3，基于所述近似度量函数，以跟踪各自的Voronoi分区质心为目标，建立各机器人的控制器为以对各机器人进行控制；

其中，ω_i、v_i、C_vi、θ_ei分别为机器人i的角速度、线速度、Voronoi分区质心、角度误差，k₃,k₄∈R⁺为正常系数，ρ为扰动界限。

2.如权利要求1所述的基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制方法，其特征在于，步骤S1包括：

根据描述可移动目标对区域中的任意点q的重要性的基函数矩阵Φ(q,t)、各机器人当前位置p_i的环境密度Φ_α(p_i,t)及所述机器人网络之间的通信信息，建立各机器人的观测器。

3.如权利要求2所述的基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制方法，其特征在于，采用无向图G(t)＝{V,E(t),A(t)}描述机器人网络之间的通信连接，其中为边集，A(t)为邻接矩阵；

所述各机器人的观测器为：

其中，k₁,k₂∈R⁺为正常量系数，l_ij(t)为无向图G(t)的拉普拉斯矩阵，γ_i(t)＝Φ(p_i(t),t)Φ(p_i(t),t)^T，χ_i(t)＝Φ(p_i(t),t)Φ_α(p_i(t),t)，Φ(p_i(t),t)为描述目标重要性的基函数矩阵在位置p_i的值，Φ_α(p_i(t),t)为机器人i(i∈V)当前位置p_i的环境密度感知值。

4.如权利要求1所述的基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制方法，其特征在于，

所述各机器人的位置误差

所述各机器人的角度误差θ_ei＝θ_i-θ_ri,i∈V，其中，

5.如权利要求1所述的基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制方法，其特征在于，所述机器人网络为非完整轮式机器人网络。

6.如权利要求5所述的基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制方法，其特征在于，非完整轮式机器人的运动学模型为：

其中i∈V，p_i＝[x_i,y_i]^T∈R²是机器人在区域中的位置，θ_i为机器人i∈V的角度，ω_i和v_i分别为机器人i的角速度和线速度，d_i(t)为输入扰动满足：||d_i(t)||＜ρ，ρ为扰动界限。

7.一种基于观测器的机器人网络动态区域覆盖的控制装置，其特征在于，包括：

第一处理模块，用于基于机器人网络中各机器人的观测器，获取所述区域内可移动目标的近似重要程度

第二处理模块，用于根据建立机器人网络对区域覆盖效果的近似度量函数其中，p_i为机器人当前位置，N为机器人个数，V_i为机器人i分配到的Voronoi分区，q为区域内的任意点；

控制模块，用于基于所述近似度量函数，以跟踪各自的Voronoi分区质心为目标，建立各机器人的控制器为以对各机器人进行控制；

其中，ω_i、v_i、θ_ei分别为机器人i的角速度、线速度、Voronoi分区质心、角度误差，k₃,k₄∈R⁺为正常系数，ρ为扰动界限。