基于无线通信的多机器人队形控制研究

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本论文主要研究基于无线通信的多机器人队形控制问题。本论文针对姿态未知,丢包等约束条件,提出了新的控制算法以实现多机器人的队形控制。此外,还设计了一个新的实验平台,并在此平台上进行了大量的实验对所提出的理论方法的有效性进行评估。本研究在相关领域具有一定的理论意义和实用价值。本论文的主要贡献包括:(1)考虑机器人的角度对其线速度的影响,提出了一种新的基于虚拟结构的分布式队形控制算法,并在理论上分析了该算法的稳定性。同时,仿真和实验的结果也进一步验证了该算法的有效性。(2)研究了基于姿态估计的队形控制问题。针对无机器人运动方向测量的情况,提出了基于机器人位置和相对距离的扩展卡尔曼滤波器用于估计机器人的运动姿态,并分析了估计误差的范围。进而结合虚拟结构控制律,给出了保证队形稳定的参数条件。仿真和实验也进一步验证了该估计方法的有效性。(3)研究了通信存在丢包时的分布式队形控制问题。首先,分别研究了单机器人不存在丢包和存在丢包时的离散控制。接着,设计了存在丢包时的分布式多机器人队形控制算法,理论分析表明该算法可以保证队形的稳定性。仿真和实验也进一步验证了该算法的有效性。(4)构建了一个新的实用方便的多机器人队形控制实验平台,以对所提出的控制算法进行实验验证。
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