多AUV小尺度编队控制：一致性算法与虚拟结构应用

"采用一致性算法与虚拟结构的多自主水下航行器编队控制 (2011年) - 中国海洋大学信息科学与工程学院袁健、唐功友的研究论文" 这篇2011年的论文主要探讨了如何利用一致性算法与虚拟结构方法实现多自主水下航行器（AUV）的小尺度编队控制。在多AUV编队控制领域，确保每个AUV能够按照预定的编队形态协同运动是一项挑战。作者袁健和唐功友提出了一个创新的解决方案，该方案特别关注在不同AUV间存在不一致的虚拟领航者信息（参考信息）的情况下，如何协调各个AUV的状态。 首先，论文中提到的一致性算法是用来解决各AUV之间信息不一致的问题。在多AUV系统中，每个AUV可能有其特定的参考信息，这可能导致它们的行为不协调。通过一致性算法，这些不一致的参考信息可以被协商和调整，使得所有AUV能够达成状态一致，即它们的某些关键状态（如位置、速度等）趋同。 接下来，论文引入了虚拟结构的概念，这是一种协调AUV编队的方法。利用坐标变换，将AUV相对于虚拟领航者的相对位置转化为各自期望的位置。虚拟领航者可以视为编队的目标配置或路径规划，而每个AUV都试图追踪这个虚拟领航者的轨迹。这样，AUVs可以按照期望的编队形状运动，即使它们最初的参考信息不同。 为了确保AUV能够在有限的时间内准确地跟踪到期望轨迹，论文设计了一种有限时间跟踪控制律。这种控制律允许AUV在预定的时间内快速且精确地调整其运动，以达到编队控制的目标。有限时间控制的优势在于提高了系统的响应速度和稳定性，特别是在需要快速响应的动态环境中。 最后，通过仿真实验，作者验证了所提出的控制策略的有效性。这些实验结果表明，采用一致性算法和虚拟结构相结合的方法能够成功实现多AUV的小尺度编队控制，无论初始参考信息如何，AUV都能在有限时间内形成和保持预定的编队形态。 这篇论文为多AUV编队控制提供了理论依据和技术手段，对于提升AUV编队的协同性能和任务执行效率具有重要的理论价值和实践意义。该研究对海洋探测、环境监测以及军事应用等领域有着广泛的应用前景。