基于多智能体一致性的移动机器人编队控制研究与仿真

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摘要近年来，随着计算机技术、无线通信网络技术的飞速发展，多智能体系统的协同控制逐渐成为控制工程领域的一个研究热点，被应用于卫星编队飞行、无人飞行器协作追踪、空中交通的管制中。多智能体系统协作控制的基础就是多智能体系统的一致性，它是指随着时间的推移，多智能体系统中的智能体根据一致性控制协议通过信息交互使得全部智能体的状态趋于全局一致。本文针对一般线性多智能体系统，基于事件触发机制研究了多智能体系统的领导者-跟随者一致性控制问题。最后，使用Matlab仿真软件编写仿真程序，验证了所提方法的有效性。47553

关键词多智能体系统，一致性，事件触发，机器人编队

毕业论文设计说明书外文摘要

Title the Formation Control Research and Simulation of Mobile Robot Based on Multi-Agent consistency

Abstract

In recent years, as computer operation, the rapid development of wireless communication network technology, collaborative multi-agent system control areas and control become a hot topic in the field of engineering, has been used in satellite formation flying, unmanned aircraft collaborative tracking, air traffic regulation. Based cooperative control of multi-agent system is a multi-agent system consistency, which means that over time, multi-agent system in the body so that the status of all intelligent agent tends coherency control protocol based on information exchange global uniform. In this paper, the general linear multi-agent systems, event-based trigger mechanism study leader multi-agent system - the followers consistency control problems. Finally, the use of Matlab simulation software development simulation program to verify the validity of the method.

Keywords Multi-agent Systems, Consensus, Event-triggered，Robots Formation

1 绪论 1

1.1研究的背景和意义 1

1.2机器人编队问题研究现状 2

1.2.1机器人编队主要研究内容 2

1.2.2机器人编队主要研究方法 2

1.3多智能体一致性及应用 3

1.3.1多智能体一致性问题研究 3

1.3.2多智能体一致性的应用 4

1.4基础知识介绍 5

1.4.1图的基本概念 5

1.4.2 矩阵理论基础 6

1.5本文的主要工作安排 6

2 基于事件触发机制的无线网络下多智能体的编队策略设计 8

2.1 引言 8

2.2 问题描述 8

2.3编队控制协议的设计 11

2.4 结论 15

3 多智能体的编队仿真验证 16

3.1 算例仿真 16

3.2 结论 21

4 总结与展望 22

4.1 工作总结 22

4.2 研究展望 22

致谢 23

参考文献24

1　绪论

1.1　研究的背景和意义

多智能体协作控制的思想来源于人们对自然界中生物群体的观察和探索，在自然界中多智能体网络无处不在。例如鱼类的群集(Swarming)，鸟群的蜂拥(Flocking)，萤火虫的同步闪光(Synchronization)，蚁群的协同分工筑巢、觅食(Coordination)等。经过对这些自然现象的观察，人们发现：在生物群进行这些集体活动的过程中,每个个体能够互相平衡，平均分配任务，团结合作。通过与其他个体的信息交互形成较大规模的群体，能够完成无法独自完成的复杂活动，例如群体迁徙、抵御敌人、寻觅食物等。经过对自然界生物群体的探索，人们从它们的生存规律中获得很多经验。1987 年, Reynold 提出一个模仿动物集结的计算机模型[1],即著名的 Boid 模型，在该模型中，每个个体的行为都会受到三个领域半径内个体的影响。1995 年, Vicsek等提出平面智能体的一阶离散模型[2]即 Vicsek 模型，模型中大量粒子涌现出一致性行为的现象。从此人们对多智能体系统协作控制的研究进入了全新的一页。