有限时间策略实现气味源精准定位

本文主要探讨了基于有限时间运动控制策略（FTMCS）的气味源定位问题，该策略对于多机器人系统具有重要意义。FTMCS的核心在于它结合了有限时间并行运动控制算法和有限时间圆周运动控制算法，旨在提高定位精度和效率。 在运动控制架构的设计中，文章首先定义了两个关键模块：1) 协调控制模块；2) 跟踪控制模块。协调控制模块是策略的核心，通过机器人之间的通信，它们能够同步虚拟位置和虚拟速度。这个模块的目标是在有限时间内实现虚拟速度的一致性，并确保由势函数决定的精确虚拟形状得以实现。这种一致性至关重要，因为它确保了整个团队的行动协同一致，提高了整体定位的准确性。 跟踪控制模块则负责让每个机器人实际的速度和位置在有限的时间内紧密跟随虚拟速度和位置，这通过实施一种高效的有限时间跟踪控制算法来实现。这种实时的跟踪能力确保了机器人能够快速响应并精确地定位到目标气味源。 论文进一步提出了一种有限时间并行运动控制算法，用于控制一组机器人跟随气味线索的方向，以及一种有限时间圆周运动控制算法，使机器人团队能够在搜索过程中形成有效的搜寻路径。这些算法的设计旨在优化资源分配和运动路径，使得整个系统能够在最短的时间内高效地完成气味源的定位任务。 实验部分通过仿真验证了FTMCS的有效性，展示了在有限时间内，使用这种策略的多机器人系统在复杂环境中的性能提升，比如在拥挤的空间或存在干扰的环境中，其定位准确性和反应速度明显优于传统方法。 本文的贡献在于提供了一种创新的、适用于多机器人系统的有限时间运动控制策略，这对于提高环境感知、搜索与救援、污染源追踪等应用领域的效率和精度具有实际价值。