基于虚拟结构法和人工势场法的编队控制方法技术

本发明专利技术公开了基于虚拟结构法和人工势场法的编队控制方法，由虚拟结构参考点周围的虚拟结构生成期望的虚拟结构队形，该虚拟结构队形中的虚拟结构作为虚拟结构点的期望位置；虚拟结构点向着期望位置运动；智能体则跟随智能体所对应的虚拟结构点移动，进而获得智能体编队队形；建立虚拟结构点和虚障碍物对智能体的斥力场；基于所构建的斥力场，根据智能体所受的势场作用对智能体进行受力分析，进而获得智能体所受到的斥力场力；智能体采用轨迹跟踪控制算法跟踪虚拟结构点的轨迹，根据虚拟结构点追踪虚拟结构以及避障产生的运动轨迹，利用轨迹跟踪控制算法实现智能体编队追踪控制。本方法采用人工势场法实现避障，编队控制方法适应性强、编队稳定。编队稳定。编队稳定。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟结构法和人工势场法的编队控制方法


[0001]本专利技术涉及多智能体编队控制
，尤其是基于虚拟结构法和人工势场法的编队控制方法。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶策略、传感器精度、无线通信技术的发展，自动驾驶逐渐成为各个车企和高校研究的重点，从扫地机器人到无人自动驾驶，单个智能体已经无法满足预期目标，所以智能体编队协作才是未来的发展方向。
[0003]编队控制是通过多智能体之间的协同合作，编队控制实现智能体队列成型、队形变换、预防碰撞，编队可以用最少的功耗实现庞大的控制，实现高效率、低功耗减少人力投入。现有的编队方法主要包括：跟随领航者控制法、基于行为控制法、基于虚拟结构控制法、基于人工势场控制法等。
[0004]上述现有编队方法存在一定的不足，具体是：跟随领航者控制法其结构简单、易于理解，但是缺点也很明显就是领导者受到的干扰会对队列造成巨大影响；行为控制法虽然具有实时的特点，但是很难描述系统并且保持其稳定；虚拟结构控制法中把编队结构当成虚拟的刚体，编队稳定，但是对路况的适应性较差；人工势场法可以实现实时控制，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于虚拟结构法和人工势场法的编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，分别建立智能体和障碍物模型；步骤2，将虚拟结构参考点作为队列的参考点，由虚拟结构参考点周围的虚拟结构生成期望的虚拟结构队形，该虚拟结构队形中的虚拟结构作为虚拟结构点的期望位置；虚拟结构点的初始位置和智能体的初始位置是重合的，且虚拟结构点向着期望位置运动；智能体则跟随智能体所对应的虚拟结构点移动，进而获得智能体编队队形；步骤3，建立虚拟结构点和虚障碍物对智能体的斥力场；步骤4，基于所构建的斥力场，根据智能体所受的势场作用对智能体进行受力分析，进而获得智能体所受到的斥力场力；步骤5，智能体采用轨迹跟踪控制算法跟踪虚拟结构点的轨迹，根据虚拟结构点追踪虚拟结构以及避障产生的运动轨迹，将运动轨迹输入到控制器当中，利用轨迹跟踪控制算法实现智能体编队追踪控制。2.根据权利要求1所述的基于虚拟结构法和人工势场法的编队控制方法，其特征在于，所述步骤3中建立虚拟结构点和虚障碍物对智能体的斥力场的方法为：步骤3.1，由障碍物和虚拟结构点的距离定义斥力势场，表示为：步骤3.2，对斥力势场求负梯度求得斥力势场所对应的斥力，表示为：其中，k为比例系数，ρ0代表智能体和障碍物之间影响的距离，ρ(q,q0)表示智能体q与虚拟结构点q0的欧氏距离。3.根据权利要求2所述的基于虚拟结构法和人工势场法的编队控制方法，其特征在于，所述步骤3中智能体所受到的斥力场力，表示为：其中，U
ireq
为智能体i所受的斥力场，i＝1,2,3...n，n为对智能体产生斥力场的障碍物的个数；因此智能体i所受的合力为：其中，F
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晨，王予，孙晓强，李悦彬，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：