第 卷第 期
智能系统学报
Vol
年 月
CAAI Transactions on Intelligent Systems
Dec
DOI j issn
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考 虑 时 变 时 滞 的 多 移 动 智 能 体 分 布 式 编 队 控 制
雷明周超周绍磊张文广
海军航空工程学院 控制工程系山东 烟台
摘要考虑到多移动智能体编队控制中的时变时滞问题在所设计的编队框架下基于一致性算法设计了具有不
对称时变时滞的分布式编队控制律该控制律仅使用全局速度导引信息和邻居状态反馈信息在固定通信拓扑条件
下推导了具有时变时滞的闭环系统状态方程应用改进的自由权矩阵方法获得了保守性更小的系统稳定条件并
在时变通信拓扑条件下将拓扑变化处理为系统结构的不确定性同样获得了时变通信拓扑下的系统稳定条件进
行了 个智能体在平面内编队运动的仿真实例证明理论结果是正确的
关键词时变时滞多智能体编队控制自由权矩阵一致性
中图分类号 TP 文献标志码A文章编号
Decentralized formation control of multiple mobile agents
considering timevarying delay
LEI Ming ZHOU Chao ZHOU Shaolei ZHANG Wenguang
Department of Automatic Control Navy Aeronautical Engineering Institute Yantai China
AbstractIn consideration of the timevarying delay problem in the formation control of multiple mobile agents we
will first examine this area in the studyThe defined formation framework a decentralized formation control law
with asymmetric timevarying delay is designed based on a consensus algorithm which only uses the global velocity
guidance and neighbor state feedback information systemsSecondly under a fixed communication topology condi
tion the closedloop system state equation with timevarying delay is induced and a less conservative stability con
dition of the system is obtained using the improved method of freeweight matrixFurther under the timevarying
communication topology condition stability condition of the system is also obtained by processing topologys varia
tion as a structured model uncertaintyFinally a simulation example of six agentsformation movement inplane
proves the accuracy of the theory
Keywords timevarying delay multiple mobile agents formation control freeweight matrix consensus
收稿日期网络出版日期
通信作者雷明EmailLmingcom
以无人机无人车无人水下航行器为典型代表
的移动智能体能够通过自载的通信设备实时交互
信息相互协作实现单一个体无法完成的复杂任
务 极大地提高了执行任务的可靠性和灵活性编队
是多移动智能体面临的最基本任务其目的是使处
于任意初始状态的智能体形成期望的队形并保持队
形按照期望的速度运动并能快速变换队形例如
为提高目标搜索效率多无人机执行宽广区域目标
搜索任务时需要形成特定的编队队形和速度
常见的编队控制方法包括虚拟结构法
行
为法
领 航跟 随 法
和 基 于 一 致 性 的 方
法
虚拟结构法属于集中式控制控制指令解算
依赖计算中心且随个体数量增多计算量迅速增大
行为法根据预置信息和触发条件形成控制指令缺
乏灵活性和适应性领航跟随法过于依赖领航者
的状态一旦领航者故障编队难以保持基于一致
性的方法属于分布式控制该方法仅仅需要邻居信
息算法简单计算量小不受个体数量规模限制 特别
是无线自组织网络的迅猛发展促进了该方法的工程
应用研究文献基于一致性研究了多智能体
编队控制问题分别将理论成果应用到多移动机器人
多无人机和多智能小车的编队控制中取得了较好的