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基于领航跟随法的机器人可变队形编队控制 认领
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作者 彭滔 陈延政 刘成军 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第8期1434-1439,共6页
针对差速驱动轮式移动机器人的队形可变编队控制问题,首先基于领航跟随法将编队分解为领航机器人与跟随机器人对,控制任务转化为跟随机器人与领航机器人间的可变期望距离和角度的跟踪控制。然后通过定义控制状态误差变量在直角坐标系中... 针对差速驱动轮式移动机器人的队形可变编队控制问题,首先基于领航跟随法将编队分解为领航机器人与跟随机器人对,控制任务转化为跟随机器人与领航机器人间的可变期望距离和角度的跟踪控制。然后通过定义控制状态误差变量在直角坐标系中导出误差控制模型,运用输入输出线性化方法设计了以驱动轮转速为控制输入的控制器,并编写了控制算法和绘制了控制器结构图。最后,利用仿真研究验证了所提控制器的有效性与合理性,通过对编队控制系统误差的渐近稳定,实现了实时编队控制目标。 展开更多
关键词 多机器人编队 差分驱动 编队控制 领航跟随法 控制算法
基于车间通信的车辆编队控制方法设计 认领
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作者 马彦 黄健飞 赵海艳 《吉林大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期711-718,共8页
传统的跟随领航者编队控制器在实际情况中难以准确获得领航车辆运动状态,并且其内部参数可能受到外部干扰的影响而具有不确定性。对此本文设计了基于自适应控制理论中变量估计方法的反馈线性控制器,提出了基于车间通信技术的控制器改进... 传统的跟随领航者编队控制器在实际情况中难以准确获得领航车辆运动状态,并且其内部参数可能受到外部干扰的影响而具有不确定性。对此本文设计了基于自适应控制理论中变量估计方法的反馈线性控制器,提出了基于车间通信技术的控制器改进方法。首先,通过变量估计方法提高了控制器参数中的相对距离的精确度;然后,通过车间通信技术保证了接收到的领航车辆运动信息的准确性;最后,在VS2010和Simulink环境下进行了联合仿真实验,验证了算法的有效性。结果表明:基于车间通信技术和自适应原理的跟随领航者编队控制方法能有效完成编队任务,误差较小且收敛,为智能网联汽车的发展提供了一定应用价值。 展开更多
关键词 控制理论与控制工程 跟随领航者 编队控制 车间通信技术 自适应控制
事件触发下的多无人机时变编队控制 认领
3
作者 周绍磊 赵学远 +1 位作者 王帅磊 闫实 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第3期17-21,共5页
针对二阶多无人机系统时变编队控制问题,借助事件触发函数,设计了一致性分布式控制器,使其形成时变编队。结合Laplacian矩阵的特殊性质,对其分解,将编队问题化简为低阶系统渐近稳定性问题。给出控制器设计算法,利用线性矩阵不等式(LMI)... 针对二阶多无人机系统时变编队控制问题,借助事件触发函数,设计了一致性分布式控制器,使其形成时变编队。结合Laplacian矩阵的特殊性质,对其分解,将编队问题化简为低阶系统渐近稳定性问题。给出控制器设计算法,利用线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov函数证明了在给定事件触发函数下算法的有效性,并证明了所给事件触发函数时间序列不存在Zeno现象。对多无人机系统的运动在三维空间进行仿真,结果表明无人机在所设计的控制器作用下形成期望的时变编队,有效地节约了通信带宽和计算资源。 展开更多
关键词 多无人机系统 时变编队 编队控制 事件触发 线性矩阵不等式
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非完整轮式机器人的鲁棒同步编队跟踪及镇定控制 认领
4
作者 周竞烨 李家旺 +3 位作者 邸青 方凯 姚佳琪 黄汉涛 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1461-1470,共10页
本文研究了受到建模不确定性影响和输入限制的非完整轮式机器人的同步编队跟踪和编队镇定问题.首先,基于领航-跟随策略,确定了编队构型的数学表达形式.其次,通过定义含有辅助控制量的跟踪误差,设计了一种具有统一结构的分布式运动学控制... 本文研究了受到建模不确定性影响和输入限制的非完整轮式机器人的同步编队跟踪和编队镇定问题.首先,基于领航-跟随策略,确定了编队构型的数学表达形式.其次,通过定义含有辅助控制量的跟踪误差,设计了一种具有统一结构的分布式运动学控制器,可使跟随者实现对复杂期望轨迹的跟踪,包括时变轨迹和固定点等.然后,针对建模不确定性影响和输入限制,基于反步法、模糊控制方法和Lyapunov控制理论,设计了一种饱和动力学控制器,使得系统的闭环跟踪误差全局收敛至零点附近有界领域内.最后,通过对比仿真实验,验证了本文控制方法的有效性. 展开更多
关键词 非完整轮式机器人 编队控制 跟踪 镇定 模糊控制
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基于仿射变换的微型无人机编队飞行控制技术 认领
5
作者 杨庆凯 潘云龙 +2 位作者 周勃 刘虹 方浩 《指挥与控制学报》 2020年第2期179-183,共5页
针对无人机编队飞行中只有少量无人机能够获取到期望队形信息的问题,在无人机装配不同传感器的情形下,应用了一种基于仿射变换的微型无人机编队飞行控制算法.在平面内,该算法通过控制3个无人机的几何形状和大小,就可以使得整个无人机编... 针对无人机编队飞行中只有少量无人机能够获取到期望队形信息的问题,在无人机装配不同传感器的情形下,应用了一种基于仿射变换的微型无人机编队飞行控制算法.在平面内,该算法通过控制3个无人机的几何形状和大小,就可以使得整个无人机编队形成期望的编队队形.给出了一套完整的基于Crazyflie 2.0微型无人机的实物验证平台搭建方法,并通过实例说明了该算法的有效性. 展开更多
关键词 编队控制 微型无人机 仿射变换 控制技术
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未知异构非线性多智能体系统的无模型自适应编队控制 认领
6
作者 金尚泰 李澈 +1 位作者 任叶 侯忠生 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1519-1524,共6页
研究一类未知异构非线性多智能体的编队控制问题.首先,利用全格式动态线性化(full form dynamic linearization, FFDL)方法将未知非线性智能体转化为含有时变参数的数据模型,并给出时变参数的估计方法;然后,基于该数据模型设计一种分布... 研究一类未知异构非线性多智能体的编队控制问题.首先,利用全格式动态线性化(full form dynamic linearization, FFDL)方法将未知非线性智能体转化为含有时变参数的数据模型,并给出时变参数的估计方法;然后,基于该数据模型设计一种分布式无模型自适应多智能体编队控制方案;最后,为验证所提出的无模型自适应编队控制方案的有效性,利用3台NAO机器人开发基于Python的多智能体编队控制实验平台.实验比较结果表明,通过所提出的控制方案可使3台机器人仅利用局部信息就能有效完成编队控制任务,控制性能优于基于PID的编队控制方法. 展开更多
关键词 多智能体系统 无模型自适应控制 图论法 编队控制 NAO机器人
有向通信拓扑和时延条件下的无人机集群时变编队控制 认领
7
作者 何吕龙 张佳强 +2 位作者 侯岳奇 梁晓龙 柏鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期314-323,共10页
针对无人机(UAV)集群在有向通信拓扑和存在通信时延条件下的时变编队控制问题进行了研究。建立了无人机集群二阶离散时间系统模型,基于无人机自身实时信息和相邻无人机带通信时延的状态信息,设计了分布式编队控制协议。通过理论分析,得... 针对无人机(UAV)集群在有向通信拓扑和存在通信时延条件下的时变编队控制问题进行了研究。建立了无人机集群二阶离散时间系统模型,基于无人机自身实时信息和相邻无人机带通信时延的状态信息,设计了分布式编队控制协议。通过理论分析,得到了无人机集群能够实现时变编队的充要条件,给出了可行的期望编队的表达式。在集群通信拓扑有生成树的条件下,分析了控制协议中待定参数和状态更新周期满足的耦合约束条件,并给出了参数设计的流程。仿真结果表明:即使在较大的通信时延下,所设计的控制协议也能实现无人机集群时变编队控制,验证了理论分析的正确性和有效性。 展开更多
关键词 无人机(UAV)集群 编队控制 通信时延 通信拓扑 一致性控制
基于鲁棒H∞控制的多机协同编队 认领
8
作者 王平 罗阳 于均杰 《导航定位与授时》 2020年第5期134-140,共7页
针对环境风干扰情况下无人机编队保持精度差的问题,设计了基于邻居无人机相对状态的编队控制协议。通过定义恰当的被控输出来量化环境风干扰对多机编队的影响,将受扰多机编队控制问题转化为鲁棒H∞控制问题。基于H∞控制方法,得到了满... 针对环境风干扰情况下无人机编队保持精度差的问题,设计了基于邻居无人机相对状态的编队控制协议。通过定义恰当的被控输出来量化环境风干扰对多机编队的影响,将受扰多机编队控制问题转化为鲁棒H∞控制问题。基于H∞控制方法,得到了满足期望H∞干扰抑制指标的多机编队充分条件,并以线性矩阵不等式的形式给出。此外,对于僚机之间的通信拓扑为无向图的情形,可以通过只求解2个线性矩阵不等式确定控制协议。最后数值仿真结果表明,该控制协议能够有效抑制阵风干扰对多机编队的影响,提高了多机协同编队的鲁棒性。 展开更多
关键词 无人机 编队控制 线性矩阵不等式 鲁棒H∞控制
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电驱移动机器人多变量固定时间连续编队控制 认领
9
作者 李艳东 朱玲 +2 位作者 郭媛 于颖 赵丽娜 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第15期228-234,共7页
针对扰动下电驱动非完整移动机器人固定时间编队控制问题,通过引入包含驱动器动力学的领航者-跟随者状态空间动力学模型,分两步对编队控制器进行了设计。对领航者跟随者编队运动学模型进行了多变量固定时间控制设计。在动力学层面,为实... 针对扰动下电驱动非完整移动机器人固定时间编队控制问题,通过引入包含驱动器动力学的领航者-跟随者状态空间动力学模型,分两步对编队控制器进行了设计。对领航者跟随者编队运动学模型进行了多变量固定时间控制设计。在动力学层面,为实现扰动下的速度跟踪,通过辅助输入设计了一种跟随者机器人多变量超螺旋固定时间连续电压控制器。所提算法使机器人编队克服了跟随者机器人所受干扰,确保了跟随者机器人与领航者在固定时间达到期望队形,跟随者在固定时间内跟随期望速度,设计的连续控制消除了开关控制的抖振现象。通过参数设计提前给定系统收敛的固定时间,与系统初始状态无关。基于Lyapunov方法进行了系统稳定性分析。通过仿真对算法进行了验证。 展开更多
关键词 多变量固定时间控制 编队控制 多变量超螺旋算法 电驱动 状态空间动力学模型 非完整移动机器人
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基于自适应有限时间干扰观测器的无人机集群编队控制方法 认领
10
作者 董琦 梁月乾 赵彦杰 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期423-438,共16页
近年来,随着无人机技术的发展,其任务能力逐渐增强,成本优势逐步凸显,加之多无人机协同技术的不断进步,无人机集群受到科学界、工程界越来越多研究人员的关注,其应用领域也在不断拓展.本文对无人机集群受未知干扰影响下的编队问题进行... 近年来,随着无人机技术的发展,其任务能力逐渐增强,成本优势逐步凸显,加之多无人机协同技术的不断进步,无人机集群受到科学界、工程界越来越多研究人员的关注,其应用领域也在不断拓展.本文对无人机集群受未知干扰影响下的编队问题进行了研究.首先,设计了基于自适应增益的有限时间干扰观测器,可在有限时间内对未知干扰进行精确估计.然后,将集群中的无人机分为可获知期望编队的绝对位置和不可获知期望编队的绝对位置两种类型,并基于此,设计了一种具有统一形式的包含绝对位置误差、相对位置误差、绝对速度误差、相对速度误差、干扰估计值等的编队控制器,并给出了控制器收敛的充分条件.最后,通过设计的4个数值仿真实验,对所提出方法的有效性进行了验证. 展开更多
关键词 无人机集群 编队控制 干扰观测器 有限时间控制
多无人机系统编队控制综述 认领
11
作者 赵学远 周绍磊 +1 位作者 王帅磊 闫实 《仪表技术》 2020年第1期40-42,共3页
多无人机系统编队随着战场环境变化将成为对空作战主要形式,分析了多无人机编队控制优势,给出了目前编队常见的几种形式,研究了多无人机系统编队控制的方法,对leader-follower法、基于行为的队形控制、虚拟结构法(virtual structure)进... 多无人机系统编队随着战场环境变化将成为对空作战主要形式,分析了多无人机编队控制优势,给出了目前编队常见的几种形式,研究了多无人机系统编队控制的方法,对leader-follower法、基于行为的队形控制、虚拟结构法(virtual structure)进行了综述。将无人机编队控制方法按照通信方式分为集中式控制、分散式控制和分布式控制。指出一致性分布式控制与编队控制的相辅相成关系,并对多无人机编队后续研究作出了展望。 展开更多
关键词 多无人机系统 编队控制 一致性 分布式控制
文章速递任意初始位置机器人领航跟随型迭代学习编队 认领
12
作者 侯锐 卜旭辉 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第20期226-231,共6页
针对移动机器人编队形成与队形保持问题,提出了一种适用于任意初始位置条件下的迭代学习编队控制算法。采用领航-跟随型编队法,仅利用领航者的运动轨迹和期望的编队队形推导出跟随者的参考航迹,引入迭代学习控制(Iterative Learning Con... 针对移动机器人编队形成与队形保持问题,提出了一种适用于任意初始位置条件下的迭代学习编队控制算法。采用领航-跟随型编队法,仅利用领航者的运动轨迹和期望的编队队形推导出跟随者的参考航迹,引入迭代学习控制(Iterative Learning Control,ILC)方法,设计跟随者的控制律,使跟随者随着每次迭代调节自身的线速度和角速度,与领航者一起以期望编队队形工作;引入对初始位置的学习,即同时进行编队队形的学习和编队初始位置的学习。解决了任意初始位置的多移动机器人形成并保持期望编队队形的问题。并在理论上分析了控制算法的可行性,仿真结果验证了控制算法的有效性。 展开更多
关键词 编队控制 多移动机器人 迭代学习控制 领航-跟随型 任意初始位置
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异构变时延多智能体系统编队控制分析 认领
13
作者 胡波 贾枭 +1 位作者 徐君 王和 《计算机仿真》 北大核心 2020年第1期290-297,共8页
实际工程应用中,异构多智能体的编队控制问题研究具有十分重要的意义。考虑现实环境影响,编队系统个体之间的通信变时延难以忽略。系统收敛速率是评价系统性能的重要依据,然而现有编队控制问题研究很少能给出相应的量化指标。针对上述情... 实际工程应用中,异构多智能体的编队控制问题研究具有十分重要的意义。考虑现实环境影响,编队系统个体之间的通信变时延难以忽略。系统收敛速率是评价系统性能的重要依据,然而现有编队控制问题研究很少能给出相应的量化指标。针对上述情形,对包含一、二阶智能体的异构变时延系统的编队控制问题进行分析研究。首先,考虑固定有向通信拓扑情况,对领航跟随者模式下异构变时延多智能体系统提出线性一致性控制协议。然后,构建误差系统模型,利用图论与矩阵论分析方法,并结合Routh-Hurwitz定理与牛顿-莱布尼兹公式,获得系统实现编队控制的充要条件,同时得到估算系统收敛速率的不等式关系。最后,仿真算例中随机给定一种系统节点0全局可达的通信拓扑,并对不同时延情况的编队控制效果进行分析,验证一致性控制协议的正确性和有效性。 展开更多
关键词 异构多智能体系统 变时延 编队控制 领航跟随 一致性
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非线性无人机集群系统分布式编队控制 认领
14
作者 艾莉 《重庆理工大学学报:自然科学》 CAS 北大核心 2020年第4期170-175,共6页
针对非线性无人机集群系统,利用多智能体系统一致性理论实现无人机的分布式编队控制。利用无人机局部相对信息设计了分布式编队控制器。在一般有向固定通信网络拓扑结构下,通过变量替换,将无人机集群系统的编队问题转换为稳定性问题,通... 针对非线性无人机集群系统,利用多智能体系统一致性理论实现无人机的分布式编队控制。利用无人机局部相对信息设计了分布式编队控制器。在一般有向固定通信网络拓扑结构下,通过变量替换,将无人机集群系统的编队问题转换为稳定性问题,通过矩阵分析理论和线性系统李雅普诺夫稳定性分析理论进行分析,获得了无人机集群系统达成期望编队队形系统的充分条件,给出了控制器增益矩阵的设计方法,仿真实验验证了结论的正确性。 展开更多
关键词 无人机集群系统 编队控制 一致性 非线性
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水下无人潜航器集群发展现状及关键技术综述 认领
15
作者 张伟 王乃新 +2 位作者 魏世琳 杜雪 严浙平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期289-297,共9页
随着水下无人潜航器技术的发展和日渐成熟,单一水下无人潜航器已不能满足需求的发展,这就使多水下无人潜航器以集群的形式互相协作执行任务成为了水下无人潜航器发展的必然趋势。本文从军事领域和民用领域两方面介绍了国外主要水下无人... 随着水下无人潜航器技术的发展和日渐成熟,单一水下无人潜航器已不能满足需求的发展,这就使多水下无人潜航器以集群的形式互相协作执行任务成为了水下无人潜航器发展的必然趋势。本文从军事领域和民用领域两方面介绍了国外主要水下无人潜航器集群项目,包括项目设立目标和发展情况;分析了水下无人潜航器集群的一些关键技术的国内外研究现状和发展趋势,主要包括集群智能控制、通信网络设计、任务规划、路径规划、编队控制和导航定位等方面;最后对水下无人潜航器集群系统发展做出展望。 展开更多
关键词 水下无人潜航器集群 集群智能 路径规划 任务规划 编队控制 通信网络 关键技术 导航定位
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基于蝙蝠飞行的仿生智能卫星编队管理策略 认领
16
作者 侯锐 张驰 +1 位作者 苗峻 马雨萌 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第2期22-28,共7页
卫星编队构型的保持对编队任务实施至关重要,针对高精度卫星编队控制策略复杂不易于实现的问题,提出了一种基于蝙蝠飞行的仿生智能编队管理策略.首先分析了编队动力学和图论理论,总结自然界中蝙蝠群体的行为规律,给出了蝙蝠飞行数学模型... 卫星编队构型的保持对编队任务实施至关重要,针对高精度卫星编队控制策略复杂不易于实现的问题,提出了一种基于蝙蝠飞行的仿生智能编队管理策略.首先分析了编队动力学和图论理论,总结自然界中蝙蝠群体的行为规律,给出了蝙蝠飞行数学模型,以此设计了编队虚拟中心用于衡量卫星编队整体效益和局部效益,进而给出了仿生编队管理策略,算法清晰实用.最后,应用卫星编队算法对对卫星编队构型进行控制仿真验证,实现了高精度、低能耗的稳定控制. 展开更多
关键词 蝙蝠飞行 仿生智能 构型保持 编队控制
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四旋翼无人机编队控制器设计 认领
17
作者 田明亮 《福建电脑》 2020年第5期110-111,共2页
为解决单架四旋翼无人机载重和续航能力不足,应用场合限制等问题,本文设计了一种基于PID控制方法的编队控制器,僚机获取长机位置后通过控制器得到指令速度,从而形成预设编队,仿真实验结果表明了该控制器的有效性。
关键词 四旋翼无人机 编队控制 PID
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一类复杂通信条件下高阶线性群系统编队控制 认领
18
作者 石晓航 张庆杰 吕俊伟 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期769-780,共12页
针对时变时延、拓扑不确定和外部扰动等复杂通信条件下的高阶线性群系统编队控制问题进行研究。首先,建立了群系统编队控制问题的数学描述,并基于一致性最近邻原则给出了编队控制协议框架。其次,提出了群系统实现编队的充要条件。通过... 针对时变时延、拓扑不确定和外部扰动等复杂通信条件下的高阶线性群系统编队控制问题进行研究。首先,建立了群系统编队控制问题的数学描述,并基于一致性最近邻原则给出了编队控制协议框架。其次,提出了群系统实现编队的充要条件。通过状态分解和变量代换,给出了约束条件下,编队控制协议的设计方法。同时,为得到群系统所允许最大时延边界,引入自由权矩阵,得到了保守性较小的线性矩阵不等式(LMI)判据条件。仿真实验验证了编队控制方法对于有界时变时延、拓扑不确定以及外部扰动具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 编队控制 高阶群系统 时变时延 拓扑不确定 外部扰动 自由权矩阵
基于人工势场和虚拟领航者的智能车辆编队控制 认领
19
作者 王树凤 张钧鑫 张俊友 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期305-311,共7页
为提高交通效率和道路安全,对公路环境中的智能车辆编队控制问题进行了研究.采用人工势场和虚拟领航者相结合的方法进行车辆控制,考虑公路环境约束和编队纵横向安全距离,以理想公路编队为目标,提出虚拟领航者椭圆势场作用域,建立编队单... 为提高交通效率和道路安全,对公路环境中的智能车辆编队控制问题进行了研究.采用人工势场和虚拟领航者相结合的方法进行车辆控制,考虑公路环境约束和编队纵横向安全距离,以理想公路编队为目标,提出虚拟领航者椭圆势场作用域,建立编队单元模型,并通过Lyapunov函数证明了模型的稳定性.为提高编队单元模型的应用灵活性,消除多车编队车辆位置误差问题,将分解-迭代思想引入到多车辆编队控制中,依据道路条件设立编队单元的纵横向迭代.以六车辆编队为例进行仿真验证,结果表明:所建立的车辆编队模型可以稳定有效地控制车辆,实现理想公路编队行为. 展开更多
关键词 智能车辆 公路环境 编队控制 人工势场 虚拟领航者
基于时延补偿的AUV领航跟随编队控制 认领
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作者 冯之文 姚尧 +1 位作者 苗艳 冯景祥 《舰船电子对抗》 2020年第1期29-36,共8页
目前,国内外虽然对编队控制的研究策略取得了一定的成果,但是很少考虑时变时延对编队的影响。提出了一种基于时延补偿的领航跟随编队控制方案,设计出自主水下航行器(AUV)领航跟随的编队控制律,在此控制律的框架下进行通信延时的补偿。领... 目前,国内外虽然对编队控制的研究策略取得了一定的成果,但是很少考虑时变时延对编队的影响。提出了一种基于时延补偿的领航跟随编队控制方案,设计出自主水下航行器(AUV)领航跟随的编队控制律,在此控制律的框架下进行通信延时的补偿。领航AUV将自身状态传递给跟随AUV,跟随AUV根据领航AUV发送的当前状态信息与历史状态信息进行预测,并根据时延的大小预测出领航AUV当前时刻的状态信息,在下一个领航者状态信息到来之前,都将根据拟合好的状态曲线对领航者的状态信息进行预测,用于补偿领航跟随AUV之间的通信延时和间隔,减小系统的编队误差。仿真实验结果表明本文所示方法能有效减小通信延时带来的编队误差,提高编队的稳定性。 展开更多
关键词 领航跟随 编队控制 动态预测 通信补偿
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