基于领航-跟随结构的联合收获机群协同导航控制方法

面向联合收获机群协同导航作业需求,提出一种基于领航-跟随结构的收获机群协同导航控制方法。该方法在建立收获机群运动学模型的基础上,结合反馈线性化及滑模控制理论设计了渐进稳定的路径跟踪控制律和队形保持控制律。为验证所提模型及方法的有效性,以4台收获机组成的收获机群为试验平台,进行了机群协同导航控制试验。当速度为1.0 m/s时,领航者的平均跟踪误差为5.81 cm,跟随者的平均跟踪误差为5.93 cm,与单台收获机的导航控制精度相近,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于领航-跟随结构的大型喷灌机协同导航控制方法

针对传统圆形喷灌机、平移喷灌机存在的作业区域单一、对地块适应性差的问题,结合喷灌机圆平一体协同导航作业需求,该研究提出了一种基于领航-跟随结构的大型喷灌机协同导航控制方法。在喷灌机运动学模型的基础上,结合链式控制理论和多塔车比例积分(PI,Proportion Integration)级联控制结构,设计了主塔车路径跟踪控制律和子塔车协同跟随控制律。通过Matlab/Simulink仿真验证了控制方法的可靠性,并以自行研制的喷灌机为载体进行田间验证试验。田间试验结果表明,平移作业模式时,主塔车平均横向偏差小于2.5 cm,主塔车航向偏差小于0.51°,子塔车平均同步偏差小于4 cm;圆形作业模式时,子塔车平均同步偏差小于5 cm。该研究提出的协同导航控制方法和参数适用于平移和圆形2种作业模式,且速度适应性较好,控制精度满足大型喷灌机协同导航喷灌作业需求,解决了传统喷灌机作业模式单一的问题,且为非规则田块的喷灌机导航控制提供技术支撑。

一种具有多领航者的姿态协同控制算法

针对姿态角信息拓扑为无向图且角速度信息拓扑为有向图的情况,提出了一种基于相对姿态角和相对角速度信息的包容算法,利用代数图论理论,分析了姿态包容控制对角速度信息拓扑的约束条件.并针对无法获取相对角速度信息的情况,提出一种含角速度阻尼的控制策略,利用李雅普诺夫方法证明了该算法能够实现包容控制.系统仿真验证了所得结论的正确性.

基于四旋翼无人机集群协同编队飞行的控制策略转换研究

在目前无人机协同编队飞行的研究中,主要采用领航-跟随结构法的主从控制策略;但是在实际工况中一旦主无人机发生损毁,则编队飞行就会无法实现。基于上述情况,建立了四旋翼无人机动力学模型,使用数值仿真对四旋翼无人机协同编队飞行策略的转换进行了研究。首先,通过四旋翼无人机采用领航-跟随结构法进行了集群协同编队飞行时的模型建立并且进行相关仿真。其次由于该结构法存在鲁棒性差,较为依赖信号稳定性且同时存在主无人机损毁的风险;因此研究了四旋翼无人机采用交叉耦合结构法进行集群协同编队飞行时的模型并且进行了相关的仿真,验证了其可行性。最后为了加强四旋翼无人机协同编队时的稳定性,研究了在飞行过程中两种不同的飞行策略进行转换的协同控制器并且进行了仿真验证了其可行性。

多智能体系统能控性研究进展

能控性问题是多智能体协调控制领域中一个基本又十分重要的研究课题.本文对多智能体系统能控性问题的研究现状进行综述.介绍了多智能体能控性领域的基本问题和特点,并结合智能体自身动力学与邻居交互协议,从拓扑结构角度对该领域当前的研究热点和前沿进行分析阐述.进一步,对结构能控性的研究成果进行归纳总结,并对能观测性、可镇定性和复杂网络能控性等相关问题进行阐述.最后给出了仍需解决的问题和可能的研究方向.

单向拓扑下基于DMPC与改进APF的水面无人艇编队运动控制算法

多水面无人艇编队运动控制是多水面无人艇智能化的核心技术,也是当前研究的热点。重点讨论了编队部分成员无法获得编队平衡先验信息条件下的水面无人艇编队运动控制问题。首先,针对编队先验信息不平衡条件下无人艇编队保持困难的问题,将领航–跟随结构与分布式模型预测控制算法结合,通过设定通信优先级和单向拓扑结构,在分布式模型预测控制算法中引入假设状态空间和平衡状态空间,以实现部分跟随者无法获取编队平衡先验信息情况下的无人艇编队保持;其次,针对编队航行过程中障碍物规避安全性不足的问题,将改进的人工势场法与模型预测控制相结合,设计了无人艇自主避障控制器,提升了编队航行过程的安全性;最后,通过仿真平台对所提方案的可行性进行了验证。所提方法可以为进一步研究复杂环境下多水面无人艇编队运动控制提供参考。

基于一致性算法的多智能体系统能控性性质

针对多智能体系统能控性方面的问题,采用图论及矩阵的方法研究了多智能体系统在对称拓扑和多领航者情况下的能控性,给出了拓扑结构为对称的系统能控性的几个性质。在领航者为多个时,指出了不对称的拓扑结构不再是多智能体系统能控性的必要条件。证明结果表明,图中连通枝的对称性(不是整个图对称)将导致系统的不能控以及在领航者是多个的情况下,如果领航者是来自任意的单元素单元,那么系统是不能控的。该结果为分析基于一致性算法的多智能体能控性提供了新的启示。

基于测距的多AUV编队控制方法研究

针对基于测距的多AUV编队控制问题,提出两种根据测距信息完成编队的控制策略。一种策略将编队视为有阻尼的弹簧质量块模型,模拟其振动过程得到控制规则。该方法的参数均有特定物理意义。分析了参数变化对编队性能的影响,并根据粘滞阻尼振荡模型给出了参数选择方法。另一种策略建立编队形成的目标函数,分析了该目标函数收敛的充分条件,据此给出控制规则。分别针对上述两种方法给出了方向信息和距离信息的实时估计方法,并从理论上说明了这两种方法容许方向信息有一定偏差。最后通过实验对两种方法进行了验证。

对抗网络下多智能体系统的能控性分析

符号网络一直是网络控制界关心的问题,因为它们允许在多智能体系统(MAS)中研究对抗性交互作用.本文主要讨论基于领航者-跟随者结构的具有对抗交互作用的一类符号完备图的可控性.研究结果表明Tanner(2004)提出的领航者-追随者结构也适用于具有对抗交互作用的多智能体系统.基于此,为对抗网络系统的可控性提出了两个必要的条件.特别在基于三部图的划分下提出了一个具有对抗相互作用的Peterson图的可控性问题的分析,给出了其可控子空间的一般结论.最后,给出仿真结果来验证结论.