一种具有切换拓扑的网络化多机器人复杂任务协同控制方法、微控单元及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有切换拓扑的网络化多机器人复杂任务协同控制方法、微控单元及控制系统，属于控制技术领域，所述控制方法包括以下步骤：S1：任务要素的确认，所述任务要素包括：通信多样性要求、机器人数量、分组数和对称性要求；S2：基于任务要素设计网络化拓扑结构，在网络化拓扑结构的基础上构造切换拓扑；S3：基于步骤S2构造的切换拓扑和高阶非线性拉格朗日机器人模型设计自适应力矩控制器，确定控制协议；S4：多机器人系统根据步骤S3确定的控制协议进行分布式的自适应调整，实现切换拓扑下的分群双边控制，完成协同任务。完成协同任务。

【技术实现步骤摘要】
一种具有切换拓扑的网络化多机器人复杂任务协同控制方法、微控单元及控制系统


[0001]本专利技术属于控制
，具体涉及一种具有切换拓扑网络化多机器人复杂任务协同控制方法、微控单元及控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，机器人的应用从传统的人工制造业逐渐转向其他行业和领域，如医疗、军事、航空、工业测量等方面。多智能体协同工作也走入到了现实场景中，并且由于协同机器人具有广泛的控制方法，其常常应用于未知的、恶劣的场景中，如战场环境勘测、救险物资传送、狭隘空间的探测等实际应用场景。然而，随着社会中越来越多突发状况的发生，人类对多智能体系统的要求变得更加精细化，即多机器人系统在进行协同任务的同时还需要考虑网络化结构、任务目标多样性等问题。
[0003]多机器人系统的通信网络易受到环境的影响，造成机器人之间连接的不稳定。当前关于多机器人网络通信的方法比较匮缺，也就造成复杂度高的任务没有较多的完成方案，属于亟待解决的问题。相较于多机器人系统以一个固定的网络拓扑结构完成协同任务的方案，建立一种具有切换拓扑的网络化多机器人复杂任务协同控制方法具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有切换拓扑的网络化多机器人复杂任务协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：任务要素的确认，所述任务要素包括：通信多样性要求、机器人数量、分组数和对称性要求；S2：基于任务要素设计网络化拓扑结构，在网络化拓扑结构的基础上构造切换拓扑；S3：基于步骤S2构造的切换拓扑和高阶非线性拉格朗日机器人模型设计自适应力矩控制器，确定控制协议；S4：多机器人系统根据步骤S3确定的控制协议进行分布式的自适应调整，实现切换拓扑下的分群双边控制，完成协同任务。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤S2中所述基于任务要素设计网络化拓扑结构的具体过程包括：关于N个机器人的网络化拓扑由图表示，是的索引集，是的节点集，节点与机器人是唯一对应关系；是的的边集，e
ij
∈εe
ij
∈ε意味着机器人i可以获取机器人j的信息；为图的邻接矩阵，a
ij
表示边e
ij
的权值，且单边情况所有权值符号一致；根据其邻接矩阵定义拉普拉斯矩阵为其中要求图有生成树。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，为所述N个机器人的网络化拓扑加入双边关系，其过程为：对e
ij
的权值a
ij
的取值有正有负，此时图有生成树并且是结构平衡的，同时存在矫正矩阵Φ
j
＝diag(φ1，...，φ
N
)，φ
i
∈{1，
‑
1}，使得ΦAΦ的元素非负；定义拉普拉斯矩阵为其中4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，步骤S2中基于任务要素设计网络化拓扑结构的具体讨程还包括：把所述N个机器人分为k组，所述图的划分满足：设以及相应的，图的邻接矩阵为其拉普拉斯矩阵为对于无循环划分的分组，其邻接矩阵和拉普拉斯矩阵直观上有下三角形的特点：此外，记为与子点集相关的底图；在基于双边关系的分组拓扑下，要求每个对应的有生成树且是结构平衡的，与之间是出入度平衡的；若给第j组引入引导者并记作0
(j)
，为该组的拓扑，j＝1，2，...，k，
在此情况下，只有第j组的机器人可以获取0
(j)
的信息，a
i0
代表同组引导者给机器人i的权重，5.根据权利要求1
‑
4任一所述的控制方法，其特征在于，步骤S2中所述在网络化拓扑结构的基础上构造切换拓扑的具体过程包括：设置切换指令σ(t)，其为[0
→
∞)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新茹，李恒宇，刘靖逸，刘军，王曰英，谢少荣，罗均，
申请(专利权)人：济宁学院，
类型：发明
国别省市：