双积分器多机器人行星式编队控制策略与稳定性分析

本文主要探讨了多机器人主从行星式编队控制的研究，针对二阶积分器模型的多机器人系统，提出了一种新颖的控制策略。该方法将复杂的多机器人编队控制问题分解为每个机器人对具有时变速度的虚拟机器人的跟踪控制，这样可以确保每个机器人能够精确地跟踪虚拟机器人的位置和速度，最终实现编队系统的理想队形。 在控制框架中，作者重点介绍了两种模式：革命形式编队(RF)和定点形式编队(DF)。革命形式编队(RF)主要用于异构多机器人系统的环境探索任务，通过公转运动模式，机器人能够协同工作，探索未知区域。另一方面，定点形式编队(DF)则适用于自主水下机器人(AUV)和无人机(UAV)等场景，它强调保持预定的距离和期望速度，有利于这些机器人的协作与协调任务。 为了保证控制算法的稳定性，研究者运用了李亚普诺夫稳定性理论进行深入分析，这是一种常用的控制理论工具，用于证明系统动态行为的稳定性，确保控制器设计的可行性。通过计算机仿真，作者验证了这种控制方法的有效性和实用性，证明了在实际应用中，它能够有效地引导多机器人编队达到预期的控制目标。 本文的关键点包括多机器人系统、主从行星式编队控制技术、虚拟机器人的概念以及李亚普诺夫稳定性在控制设计中的应用。整个研究对于理解多机器人系统如何在复杂环境中协同工作，提高编队控制的精度和效率具有重要意义，对于未来的机器人集群控制、分布式系统和智能物联网等领域的发展具有潜在价值。