[发明专利]一种多轮式机器人系统的动态分布式控制方法

权利要求书

1.一种多轮式机器人系统的动态分布式控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：获取个体轮式机器人的当前时刻的绝对位置、朝向角度，所述个体轮式机器人的邻居轮式机器人的当前时刻的绝对位置、朝向角度，以及所述个体轮式机器人和所述个体轮式机器人的邻居轮式机器人的当前时刻的相对位置；

B：获取所述多轮式机器人系统通讯拓扑图的邻接矩阵与拉普拉斯(Laplacian)矩阵；

C：根据所述多轮式机器人系统通讯拓扑图的Laplacian矩阵，确定满足系统交会条件的动态分布式控制器参数矩阵；

D:根据所述动态分布式控制器输入，确定所述个体轮式机器人下一时刻外界控制输入量。

E：根据所述个体轮式机器人的当前时刻的绝对位置、朝向角度，所述个体轮式机器人的邻居轮式机器人的当前时刻的绝对位置、朝向角度，以及所述个体轮式机器人和所述个体轮式机器人的邻居轮式机器人的当前时刻的相对位置，所述多轮式机器人系统通讯拓扑图的邻接矩阵与Laplacian矩阵，所述满足系统交会条件的动态分布式控制器，所述依据动态分布式控制器输入确定的所述外界控制输入量控制所述个体轮式机器人。

2.根据权利要求1所述的一种多轮式机器人系统的动态分布式控制方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

所述个体轮式机器人的绝对位置信息以及所述个体轮式机器人与其所述邻居轮式机器人的相对位置信息，来源于不同类的传感器。

3.根据权利要求1所述的一种多轮式机器人系统的动态分布式控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

所述多轮式机器人系统的通讯拓扑图是含有生成树的有向图，若个体轮式机器人i可以获得其邻居轮式机器人j传输的信息，那么所述系统邻接矩阵对应第i行第j列参数a_ij为大于0的数值；

若所述个体轮式机器人i不可以获得其所述邻居轮式机器人j传输的信息，则所述邻接矩阵对应位置a_ij的参数为0。

所述多轮式机器人系统拓扑图的Laplacian矩阵其中

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种多轮式机器人系统的动态分布式控制方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1：所述适用于所述个体轮式机器人i的动态分布式控制器具有如下形式：

其中，u_i(t)，v_i(t)分别为所述动态分布式控制器的输入与内部状态变量，p_i(t)为所述个体轮式机器人i的绝对位置信息，p_j(t)-p_i(t)为所述个体轮式机器人i与其所述邻居轮式机器人j的相对位置信息，M,N,V,H,S,R,L,K为相应维数的增益矩阵；以及

C2：根据所述多轮式机器人系统的邻接矩阵确定出其Laplacian矩阵L_G，并通过许尔(Schur)变换确定出上三角阵Δ；以及

C3：根据所述动态分布式控制器的增益矩阵构造其中满足赫尔维兹(Hurwitz)的条件，确定所述动态分布式控制器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种多轮式机器人系统的动态分布式控制方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

根据所述个体轮式机器人i的动态分布式控制器输入u_i(t)＝[u_xi(t),u_yi(t)]^T，可使用两种方法确定其外界控制输入[υ_i(t),ω_i(t)]^T，方法一使用反馈线性化其中方法二将所述个体轮式机器人的位置与角度控制过程分为两个阶段，首先由确定线速度υ_i(t)与期望角度θ_di(t)，其次由确定角速度ω_i(t)，其中

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种多轮式机器人系统的动态分布式控制方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：

根据所述个体轮式机器人的当前时刻的绝对位置、朝向角度，所述个体轮式机器人的邻居轮式机器人的当前时刻的绝对位置、朝向角度，以及所述个体轮式机器人和所述个体轮式机器人的邻居轮式机器人的当前时刻的相对位置，所述多轮式机器人系统通讯拓扑图的邻接矩阵与Laplacian矩阵，所述满足系统交会条件的动态分布式控制器，所述依据动态分布式控制器输入确定的外界控制输入量，依据下述公式对所述个体轮式机器人i的位置与角度进行控制：

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