[发明专利]一种基于速度规划的受约束多智能体编队方法

说明书

本发明涉及一种基于速度规划的受约束多智能体编队方法，在考虑编队的同时还考虑智能体间存在约束。通常对于一般的多智能体系统，采用分布式控制，在多智能飞行器间构建通讯拓扑，采用一致性控制进行编队控制和整体机动有一定的优势。但是，本系统的容错率低，多智能飞行器存在约束，单一智能飞行器的错误指令就可能导致整个系统的崩溃或损坏，所以特提出本发明所述的编队控制方法，以保证可靠性。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种基于速度规划的受约束多智能体编队方法。

背景技术

受约束多智能体编队问题涉及诸多领域，由于约束的存在常常会导致系统的低容错率，如果控制不得当，在系统状态切换过程中，就可能会发生巨大震荡，甚至崩溃，因此，对每个个体的精确控制就尤其重要，进行速度规划可以使得个体的轨迹十分精确，动态过程短，且超调量小，是一种良好的解决受约束多智能体编队控制的方法。

近年来，多智能体的协同编队问题引起了越来越多的关注目前，针对多智能体的编队问题，一般有三种解决方案：

基于行为的编队控制。该控制方法由一系列行为构成，将系统任务或者是传感器信息以及其他智能体的输出信息作为输入，其输出为运动控制或者别的智能体的输入信息，从而构成交互信息网络，该方法由良好的并行性和实时性，但其主要问题是如何设计各种行为的协调机制。

集中式控制编队。该方法将智能体群队形看做是一个刚性虚拟结构，每个智能体跟踪刚性结构中一点，系统中存在一中央主机，用于决策和发布指令，系统需要保证每个智能体与中央主机之间通讯，该方法也是目前来说较为成熟的一种编队控制方法，实现起来也较为简单，高效可靠，对中央主机有依赖。

分布式控制编队。该方法中不存在中央主机，主要是基于一致性理论，多智能个体之间会形成一通讯拓扑网络，该网络必须是一个全连通的，智能体根据自身收集到的信息进行决策，该方法的优点是在通讯可靠的情况下鲁棒性好，对中央调制无依赖，但是与此同时，各个智能体之间的通讯频率和通讯连接数量很大影响系统的性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于速度规划的受约束多智能体编队方法。

技术方案

一种基于速度规划的受约束多智能体编队方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：中央主机接收到既定任务轨迹L(t)、需求阵型d(t)，虚拟leader轨迹设定为既定任务轨迹L(t)，得到各个follower智能飞行器的轨迹l_i(t)：

l_i(t)＝L(t)+d_i(t)

d(t)＝[d₁(t) d₂(t) … d_n(t)]^T

在任意时刻，中央主机都会生成一刚性阵型，而各个智能飞行器会去跟踪自己所对应的位置；

步骤2：将任务确定的每个智能飞行器的轨迹分解为多段，并对每段轨迹进行速度规划，使得在轨迹末端速度达到指定值且恰好能够平滑地连接下一段轨迹；

将轨迹分解的主要分解原则：根据轨迹形状分为圆弧型、直线型；

速度规划：

直线型：

t₁＝t_s+|v_m-v_s|