多智能体领航跟随编队控制算法设计与实现

"一种多智能体领航跟随编队新型控制器的设计" 本文主要探讨了一种针对多智能体系统的领航跟随编队控制算法，该算法基于离散时间模型，并且适用于各种复杂的编队任务。在多智能体系统中，领航跟随编队控制是一种常用的方法，其中一部分智能体（跟随者）模仿或跟踪另一部分智能体（领航者）的动作，以形成特定的队形。 在设计的新控制器中，关键创新点在于引入了基于邻居的局部控制律和状态估计规则。这些规则允许每个智能体根据其相邻智能体的状态信息来调整自身的运动，从而实现整个编队的协调运动。通过设定跟随者与领航者之间的相对坐标，可以轻松配置出任意形状的编队，提高了编队的灵活性和实用性。 为了应对领航者运动方向的变化，文中引入了坐标旋转公式。这个公式确保了编队能够在领航者转向时，整个队形能够随之进行相应的旋转，保持队形的稳定性。这意味着编队不仅能在直线路径上保持队形，还能在转向时保持队形的几何结构，这对于执行复杂的集体任务至关重要。 此外，作者还分别讨论了固定拓扑和切换拓扑情况下的系统稳定编队的充分条件。固定拓扑指的是智能体间的连接关系始终保持不变，而切换拓扑则允许这种关系在一定条件下发生变化。这些条件的提出为实现稳定编队提供了理论依据。 为了验证所提出的算法的有效性和实际可行性，作者进行了Matlab仿真以及在Amigobot机器人平台上的实地实验。这两个实验结果都证明了该算法在模拟和真实环境中的优良性能，进一步确认了算法的正确性和实用性。 关键词涵盖了多智能体系统、一致性、编队控制、领航跟随、机器人和坐标旋转公式，这些都是该研究的核心概念。多智能体系统的协调一致性是关键，而编队控制则涉及如何让多个智能体协同工作形成特定队形。领航跟随策略简化了控制复杂度，而坐标旋转公式解决了动态环境中的队形保持问题。这一研究对于机器人团队协作、自动化物流、无人机集群等领域具有重要的理论与应用价值。