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专利号: 2015101635571
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于事件驱动机制的有限时间多机器人合作控制方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:第一步:计算机器人的通信拓扑参数,具体步骤如下:a)建立机器人群体的比邻矩阵A=[aij];如果第i个机器人能够和第j个机器人通信,则aij=1,否则,aij=0,i=1,2,...,n,j=1,2,...,n;

b)建立机器人群体的拉普拉斯矩阵L(A)=[lij],i=1,2,...,n,j=1,2,...,n;其中:

c)设定一个虚拟领导者,即虚拟机器人,具有位置x0(t)和速度v0(t);虚拟领导者的所有计算在某个实体机器人上完成;如果虚拟领导者能够和第i个机器人通信,则ai0=1;否则,ai0=0,i=1,2,...,n;

d)建立矩阵M=L(A)+diag{a10,...,an0},其中diag{a10,...,an0}是对角矩阵;令M-1是矩阵M的逆矩阵,求得M-1的全部特征值,并让vmax是矩阵M-1的最大特征值;

第二步:采用径向基函数网络建立环境质量参数模型,具体步骤如下:a、对于第i个机器人的环境质量参数模型,即径向基函数网络如(2)式所示;

其中:αkk是径向基函数的权重;m是径向基函数的个数;x是机器人的位置;fi(x)表示在机器人位置x,径向基函数网络输出的环境质量参数预测值;pkk(x)是第kk个径向基函数,具体如(3)式所示;

其中:γ是归一化常数;ukk是径向基函数中心;σkk是径向基函数的宽度;exp(·)是指数函数;||·||表示2范数;

b、第i个机器人的环境质量参数模型中径向基函数的权重αkk,kk=1,2,...,m,根据(4)式更新;

其中:min表示取最小值;|·|表示绝对值;如果第j个机器人能和第i个机器人通信,可以将第j个机器人的位置xj和环境实际质量参数数值z(xj),发送给第i个机器人;fi(xj)表示第i个机器人的环境质量参数模型对第j个机器人的位置xj上的环境质量参数预测值;

第三步:基于环境质量参数模型,获得机器人在该位置上的质量参数梯度信息,从而求得该机器人在该位置上的参考速度;

其中:λ是一个调节参数,根据机器人的最大速度设定; 表示第i个机器人在位置xi时的参考速度;

第四步:建立事件驱动规则,即给出测量误差和系统状态之间的比例关系;

其中: 表示第i个机器人的总位置测量误差;

表示第i个机器人在时间t时的位置测量误差;xi(t)是第i个机器人在时间t的位置; 表示第i个机器人在采样时刻 的位置;

表 示 第 i个 机 器 人的 总 速 度 测量 误 差 ;

表示第i个机器人在时间t时的速度测量误差;vi(t)是第i个机器人在时间t的速度; 表示第i个机器人在采样时刻 的速度;

表示虚拟领导者的位置误差;x0(t)是虚拟领导者在时间t的位置; 表示虚拟领导者在采样时刻 的位置; 表示虚拟领导者的速度误差;v0(t)是虚拟领导者 在时间 t的 速 度 ; 表示 虚拟 领导 者在 采样时 刻 的 速度 ;

是第i个机器人的位置状态;

是第i个机器人的速度状态;

第五步:根据下述条件,计算第i个机器人的控制输入,具体步骤如下:a、对于时间 是初始时刻;如果事件驱动规则(6)不满足,并且 那么第i个机器人的控制

输入如(7)式所示;

其中:sig(r)p=sign(r)|r|p,sign(·)是符号函数,r是实数;0<p<1; 是第i个机器人在采样时刻 的位置; 是第j个机器人在采样时刻 的位置,并将该位置值发给第i个机器人; 是第i个机器人在采样时刻 的速度; 是第j个机器人在采样时刻 的速度,并将该速度值发给第i个机器人; 是虚拟领导者在采样时刻 的位置; 是虚拟领导者在采样时刻 的速度,并将该速度和位置值发给第i个机器人;

hi是给定的常数,i=1,2,...,n,并且h0=0;

b、对于时间 如果事件驱动规则(6)满足,那么一个新的时间区间被设定,即 并且当前时间 第i个机器人的控制输入则用 代替(7)式中的得到;

第六步:虚拟领导者的速度更新和位置更新:

第七步:如果终止条件满足,例如:给定的最大搜索时间已经达到,则第i个机器人停止运行,并将它的环境模型fi(x)输出;如果终止条件没有满足,则返回第一步继续执行。