一种异构舞台机器人编队控制方法技术

本发明专利技术公开了一种异构舞台机器人编队控制方法。为了克服在实际应用中，由于控制系统内部时钟异常或者外部电流频率变化使得采样周期发生跳变，跳变的概率不确定甚至未知，从而导致移动舞台机器人系统的一致性不能够得到保证等问题，本发明专利技术采用的系统包括置于舞台上的多个异构舞台机器人和控制机器人的通信控制器，编队控制方法包括以下步骤：参数设计，建立连续的对象模型，包括领导者和跟随者的模型；离线计算，基于马尔可夫过程求解出实时控制器的数据；在线运行，控制器以计算出来的数据控制机器人编队，使得在采样周期发生跳变的情况下，保证移动舞台机器人系统编队一致性。

A formation control method of heterogeneous stage robots

【技术实现步骤摘要】
一种异构舞台机器人编队控制方法
本专利技术涉及一种舞台机器人编队控制领域，尤其涉及一种基于马尔可夫过程的采样周期跳变的概率不确定甚至完全未知的异构移动舞台机器人编队控制方法。
技术介绍
现代演出中，为了达到更好的艺术效果和给观众提供更佳的视觉体验，有时候需要多个机器人之间协同配合作出特定队形或者进行舞蹈表演等。从传统的理论来说实现舞台机器人编队一般有三种经典的控制方法，其分别是跟随领航法、基于行为法和虚拟结构法。基于行为法不能明确的定义群体行为，难以对其进行数学分析，并且不能保证队形的稳定性；虚拟结构法要求队形向一个虚拟结构运动，限制了该方法的应用范围；而其中最常用的是跟随领航法，即以一个机器人为领导者，剩下的其他机器人作为跟随者跟随领导者实现某种编队或者作出相应动作。而舞台机器人编队系统中又有同构控制和异构控制，所谓同构，即每一个机器人都是完全相同其具有完全一致的动力学模型；而异构是指各个机器人各不相同，通常其动力学模型具有较大的差别，其可以是轮式、腿式、蛇形等各种机器人的组合编队。通常在面向被控对象进行理论分析构建模型时多为连续模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构舞台机器人编队控制方法，编队方法采用包括置于舞台(1)上的多个机器人和控制机器人的通信控制器(4)，其特征在于编队控制方法包括以下步骤：/nS1.参数设计，建立连续的领导者(2)机器人模型、跟随者(3)机器人模型和控制器(4)模型；/nS2.离线计算，根据建立的领导者(2)机器人模型和跟随者(3)机器人模型基于概率过程求解出实时控制器的数据；/nS3.在线运行，控制器以计算出来的数据控制机器人编队，控制跟随者机器人跟随领导者机器人实现编队。/n

【技术特征摘要】
1.一种异构舞台机器人编队控制方法，编队方法采用包括置于舞台(1)上的多个机器人和控制机器人的通信控制器(4)，其特征在于编队控制方法包括以下步骤：
S1.参数设计，建立连续的领导者(2)机器人模型、跟随者(3)机器人模型和控制器(4)模型；
S2.离线计算，根据建立的领导者(2)机器人模型和跟随者(3)机器人模型基于概率过程求解出实时控制器的数据；
S3.在线运行，控制器以计算出来的数据控制机器人编队，控制跟随者机器人跟随领导者机器人实现编队。


2.根据权利要求1所述的一种异构舞台机器人编队控制方法，其特征在于所述的领导者(2)机器人模型、跟随者(3)机器人模型和控制器(4)模型为：
领导者(2)模型：
其中和分别表示领导者(2)机器人的状态变量，输出，状态矩阵和输出矩阵；表示领导者状态的微分；
跟随者(3)模型：
其中和分别是第i个机器人的状态，控制输入，外部扰动和输出；Ai，Bi，Ci，Di分别为状态矩阵，输入矩阵，输出矩阵和干扰矩阵；是各个跟随机器人的状态微分表示；
控制器(4)模型：
其中和是输出反馈增益矩阵，ζi为控制器状态变量，ζj是有通信连接的邻居机器人的控制器状态变量；是第i个跟随机器人控制器状态变量的微分；aij是图论中邻间矩阵，gi是牵引矩阵中的元素，和为参数矩阵。


3.根据权利要求1所述的一种异构舞台机器人编队控制方法，其特征在于所述的领导者(2)和跟随者(3)模型是异构的移动舞台机器人，各机器人之间的状态矩阵Ai，输入矩阵Bi，输出矩阵Ci和干扰矩阵Di不同。


4.根据权利要求1所述的一种异构舞台机器人编队控制方法，其特征在于所述的步骤S2中包括以下步骤：
S21.离散化系统；
S22.定义...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞文海，张丹，倪洪杰，董辉，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33