[发明专利]一种基于速度规划的受约束多智能体编队方法

摘要

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。

主权项

1.一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li(t)：li(t)＝L(t)+di(t)d(t)＝[d1(t) d2(t) … dn(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＝ts+|vm‑vs|其中ts～t1时间内为一次函数型加速，t1～t2时间内为保持常值最大速度，t2～te时间内为2次函数型减速。其中s为直线方向上路程，vs为轨迹初始端点速度，vm为轨迹段最大速度，ve为轨迹结束端点速度；圆弧型规划：S2＝vm(t2‑t1)t1＝ts+|vm‑vs|其中ts～t1时间内轨迹和速度为一次函数型加速，t1～t2时间内轨迹和速度保持常值最大速度，t2～te时间内轨迹和速度为2次函数型减速。其中s为轨迹路程，vs为轨迹初始端点速度，vm为轨迹段最大速度，ve为轨迹结束端点速度，θs为轨迹初始时速度朝向(定义x轴正方向为θs＝0，逆时针增大)，θe为轨迹终止时的速度朝向，R为圆轨迹半径；速度连接：分解而成的多段轨迹，若轨迹衔接处速度方向不一致，则要求前段轨迹末速度和后段轨迹初速度均为0；若轨迹衔接处速度方向一致，前段轨迹末速度和后段轨迹初速度不为0但必须相等；步骤3：系统采用WIFI无线网络作为通讯手段，中央主机和每个智能飞行器双端检测通讯链路是否正常；中央主机不断发送轨迹控制指令给各个智能飞行器，各个智能飞行器不断发送心跳包给中央主机，若主机在2s内未收到某一智能飞行器的任何心跳包，中央主机即认为该机失联，切换至紧急模式，将所有其他受控智能飞行器停止运动，同时若某一智能飞行器2s内未接收到任何控制指令，即认为本机与主机失联，将立即停止运动。