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一种多移动机器人预设性能编队控制器结构及设计方法  
 【申请号】  CN201810743052.6  【申请日】  2018-07-09
 【公开号】  CN108646758A  【公开日】  2018-10-12
 【申请人】  南京邮电大学  【地址】  210023 江苏省南京市亚东新城区文苑路9号
 【共同申请人】  
 【发明人】  杨杨;谈杰;岳东;徐闯;孟青;缪松涛;许慧文
 【国际申请】    【国际公布】  
 【进入国家日期】  
 【专利代理机构】  南京苏科专利代理有限责任公司 32102  【代理人】  姚姣阳;杜春秋
 【分案原申请号】  
 【国省代码】  32
 【摘要】  本发明涉及一种多移动机器人预设性能编队控制器结构及设计方法,将N个含未知动态的双移动机器人视为跟随者,其与领导者通过单向拓扑图连接成的网络化系统作为被控对象,利用自抗扰和反演技术设计具有预设性能的时变编队控制器,使得跟随机器人跟踪领导者的参考轨迹,建立并保持期望的时变队形,同时跟踪误差在预设的范围内。本发明的优点是针对扩张状态观测器不依赖于精准的移动机器人模型的特点,通过扩张状态量的估计实时补偿未知动态,使得设计的时变编队控制器具有抗扰性;借助跟踪微分器来有效的估计复杂非线性函数导数;采用预设性能函数改善编队误差的收敛精度与速度;能够有效的处理系统中的未知动态、简化复杂的求导运算以及精度控制等问题。
 【主权项】  1.一种多移动机器人预设性能编队控制器结构,包括第1子控制器和第2子控制器,所述第1、第2子控制器的输入端均与有向图的输出端相连,输出端均与跟随者的输入端连接,所述跟随者为网络化系统中除领导者外的、含有未知动态的移动机器人,所述网络化系统由一个领导者与N个跟随者通过单向拓扑图连接构成,其特征在于,所述第1子控制器包括误差ei,1,1运算单元、第一跟踪微分器单元、第一扩张状态观测器单元、第一非线性运算单元、第一比较器单元、第二跟踪微分器单元、第二扩张状态观测器单元、第一预设性能函数及其参数设置单元和第二非线性运算单元;所述误差ei,1,1运算单元的输入端分别为有向图中第j个跟随者的输出yj,1、第j个跟随者的期望队形δj,1、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第i个跟随者的状态xi,1,1、第i个跟随者的期望队形δi,1和领导者的输出yr,1;所述第一跟踪微分器单元的输入端为第j个跟随者的输出yj,1;所述第一扩张状态观测器单元的输入端分别为第一跟踪微分器单元的输出rj,1,1,2、误差ei,1,1运算单元的输出和第i个跟随者的状态xi,1,2;所述第一非线性运算单元的输入端分别为有向图中第j个跟随者的输出yj,1、第j个跟随者的期望队形δj,1、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第一跟踪微分器单元的输出rj,1,1,2、误差ei,1,1运算单元的输出、第一扩张状态观测器单元的输出φi,1,1,2和第一预设性能函数及其参数设置单元的输出;所述第一比较器单元的输入端分别为第i个跟随者的状态xi,1,2和第一非线性运算单元的输出αi,1,2;所述第二跟踪微分器单元的输入端为第一非线性运算单元的输出αi,1,2;所述第二扩张状态观测器单元的输入端分别为第二跟踪微分器单元的输出ri,1,2,2、第一比较器单元的输出ei,1,2和第二非线性运算单元的输出ui,1;所述第二非线性运算单元的输入端分别为有第一预设性能函数及其参数设置单元的输出、第一比较器单元的输出ei,1,2、第二跟踪微分器单元的输出ri,1,2,2和第二扩张状态观测器单元的输出φi,1,2,2;所述第2子控制器包括误差ei,2,1运算单元、第三跟踪微分器单元、第三扩张状态观测器单元、第三非线性运算单元、第二比较器单元、第四跟踪微分器单元、第四扩张状态观测器单元、第二预设性能函数及其参数设置单元和第四非线性运算单元;所述误差ei,2,1运算单元的输入端分别为有向图中第j个跟随者的输出yj,2、第j个跟随者的期望队形δj,2、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第i个跟随者的状态xi,2,1、第i个跟随者的期望队形δi,2和领导者的输出yr,2;所述第三跟踪微分器单元的输入端为第j个跟随者的输出yj,2;所述第三扩张状态观测器单元的输入端分别为第三跟踪微分器单元的输出rj,2,1,2、误差ei,2,1运算单元的输出和第i个跟随者的状态xi,2,2;所述第三非线性运算单元的输入端分别为有向图中第j个跟随者的输出yj,2、第j个跟随者的期望队形δj,2、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第三跟踪微分器单元的输出rj,2,1,2、误差ei,2,1运算单元的输出、第三扩张状态观测器单元的输出φi,2,1,2和第二预设性能函数及其参数设置单元的输出;所述第二比较器单元的输入端分别为第i个跟随者的状态xi,2,2和第三非线性运算单元的输出αi,2,2;所述第四跟踪微分器单元的输入端为第三非线性运算单元的输出αi,2,2;所述第四扩张状态观测器单元的输入端分别为第四跟踪微分器单元的输出ri,2,2,2、第二比较器单元的输出ei,2,2和第四非线性运算单元的输出ui,2;所述第四非线性运算单元的输入端分别为第二预设性能函数及其参数设置单元的输出、第二比较器单元的输出ei,2,2、第四跟踪微分器单元的输出ri,2,2,2和第四扩张状态观测器单元的输出φi,2,2,2
 【页数】  37
 【主分类号】  G05D1/02
 【专利分类号】  G05D1/02
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