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专利号: 2022114818655
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有避障和连续性维护的多领导智能无人集群系统的包容控制方法,其特征在于,包括:构建智能无人集群系统;将系统中的每个个体作为智能体,将智能体划分为领导者和跟随者,并建立领导者和跟随者的动态方程;设置避碰包容控制协议,采用时间沉降函数对避碰包容控制协议进行条件限制;跟随者采用条件限制的避碰包容控制协议获取领导者的状态信息;跟随者根据获取的状态信息进行避碰和连通性维护;

避碰包容控制协议包括:基于估计距离的约束的有效指数势场函数以及分布式控制协议;

基于估计距离的约束的有效指数势场函数的表达式为:

其中,Rcol是智能体之间的碰撞的最小距离,Rcon是保持连通性的最小距离,xij为两个个体之家的距离;

分布式控制协议包括:

其中,k1为大于0的常数, 为由观测器观测到的领导者的信息状态;ξ为指定时间函数;

θ为跟踪误差; 为无人集群系统内智能体所受的排斥力,代表斥力;是一个由跟踪误差、拉普拉斯矩阵和指数函数组成的中间变量,L1表示无人集群系统的拓扑图的拉普拉斯矩阵, 表示位置跟踪误差,表示指定时间函数的导函数, 表示速度跟踪误差,λ1表示拉普拉斯矩阵的第一特征值, 表示由指定时间函数和跟踪误差组成的中间变量, 表示指定时间函数的二阶导函数;

时间沉降函数为:

其中,h表示大于零的常数,T表示用户指定的时间,t0表示初始时间,t表示当前时间。

2.根据权利要求1所述的一种具有避障和连续性维护的多领导智能无人集群系统的包容控制方法,其特征在于,智能无人集群系统由二阶动力学方程组成,包括n个追随者和m个领导者;领导者的动态方程包括:xi=vi

vi=gi

i={n+1,n+2,...,n+m}

跟随者动态方程包括

xi=vi

vi=ui

i={1,2,...,n}

其中,xi和vi为第i个领导者的状态信息,gi为控制输入状态。

3.根据权利要求1所述的一种具有避障和连续性维护的多领导智能无人集群系统的包容控制方法,其特征在于,中间参数 的表达式为:其中,ocol(xij)表示两个个体之间的避碰函数,xi表示第i个智能体的位置,xj表示第j个智能体的位置,ocon(xij)表示两个个体之间连通性维护的函数,Rcol为智能体之间的碰撞的最小距离,Rcon是保持连通性的最小距离,xij为两个个体之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种具有避障和连续性维护的多领导智能无人集群系统的包容控制方法,其特征在于,获取领导者的状态信息的公式包括:其中, 和 分别是第i个智能体对领导者形成的凸包内的位置估计和速度估计,和γ≥d1是用户选择的参数,k表示一个大于零的参数,表示指定时间函数的一阶导函数,η表示指定时间函数,aij表示拓扑图的邻接矩阵,l表示领导者的个数,n表示跟随者的个数,sign表示符号函数。