[发明专利]基于向量场的多非完整型机器人巡逻护航任务的协同控制方法

权利要求书

1.一种多非完整型机器人巡逻护航任务的协同控制方法，其特征在于，包括：

对于有n个非完整型机器人组成的系统，确定每一个机器人的运动学方程；

在每个机器人对于运动目标速度未知的情况下，通过微分跟踪器估计目标的速度；

基于向量场理论，将机器人i和目标之间的相对动力学方程从惯性坐标系转换到X^r-q_t-Y^r坐标系中；

在惯性坐标系下，为每个机器人设计线速度和角速度，实现机器人以期望的半径，圆周速度和均匀角间距绕运动目标周围旋转。

2.如权利要求1所述的一种多非完整型机器人巡逻护航任务的协同控制方法，其特征在于，所述的确定每一个机器人的运动学方程，具体为：

其中，i＝1,2,...n,是机器人的绝对位置，并且θ_i∈[-π,π]是机器人相对于x轴的朝向角，v_i、w_i分别是机器人的线速度和角速度。

3.如权利要求1所述的一种多非完整型机器人巡逻护航任务的协同控制方法，其特征在于，所述在每个机器人对于运动目标速度未知的情况下，通过微分跟踪器估计目标的速度，具体为：

给定一个目标其位置q_t＝[x_t,y_t]^T，使用微分跟踪器估计目标的速度，即：

根据上式得到：v₀(t)＝q_t和

其中，v₀(t)作为微分跟踪器的输入信号，x₁跟踪v₀(t)，x₂跟踪参数γ决定速度；为目标速度，是两个状态变量。

4.如权利要求1所述的一种多非完整型机器人巡逻护航任务的协同控制方法，其特征在于，所述将机器人i和目标之间的相对动力学方程从惯性坐标系转换到局部X^r-q_t-Y^r坐标系中，具体为：

基于向量场理论，构建坐标系X^r-q_t-Y^r,所述坐标系的原点在目标位置q_t，所述坐标系的X^r轴与φ_i方向重合,其中，φ_i是机器人i和目标之间的夹角；

在惯性坐标系中，机器人i和目标之间的相对动力学方程为：

在局部X^r-q_t-Y^r坐标系中,利用坐标变换，相对动力学方程和转换成和得到：

其中，q_i＝[x_i,y_i]^T是机器人的绝对位置，q_t＝[x_t,y_t]^T为目标位置；局部坐标系X^r-q_t-Y^r下，为机器人与目标之间的相对距离、为机器人与目标之间的相对速度。

5.如权利要求4所述的一种多非完整型机器人巡逻护航任务的协同控制方法，其特征在于，根据X^r-q_t-Y^r坐标系下的相对动力学方程，以及得到：

其中，v_i为机器人的线速度，θ_i为机器人相对于x轴的朝向角，为目标速度。