多機器人協(xié)同控制技術及應用

第1章 多機器人協(xié)同控制的研究背景與現(xiàn)狀 001
1.1 背景與意義  001
1.2 國內外研究現(xiàn)狀  003
1.2.1 復合機器人開發(fā)研究現(xiàn)狀  003
1.2.2 多臺復合機器人協(xié)同控制研究現(xiàn)狀  007
1.2.3 速度測量受限  009
1.2.4 網絡通信受限  010
1.3 主要研究內容  014
第2章 多機器人協(xié)同控制建模 017
2.1 系統(tǒng)動力學方程  017
2.1.1 系統(tǒng)定義  017
2.1.2 Lagrangian 系統(tǒng)的性質  018
2.1.3 典型的Lagrangian 系統(tǒng)  019
2.2 通信網絡模型  022
2.2.1 圖論基礎  022
2.2.2 通信圖的相關矩陣  023
2.3 協(xié)調控制目標  025
2.4 相關理論  026
第3章 考慮收斂時間意義下多機器人協(xié)同控制 029
3.1 考慮收斂時間意義下一致性問題描述  029
3.2 多機器人有限時間協(xié)同控制  030
3.2.1 問題描述  030
3.2.2 控制器設計  030
3.2.3 設計實例  039
3.3 多機器人固定時間分布式優(yōu)化控制  040
3.3.1 問題描述  040
3.3.2 控制器設計  042
3.3.3 設計實例  046
3.4 多機器人指定時間協(xié)同優(yōu)化控制  048
3.4.1 問題描述  048
3.4.2 控制器設計  050
3.4.3 設計實例  054
第4章 存在時間延遲情況下協(xié)同算法設計 057
4.1 引言  057
4.2 單自由度系統(tǒng)協(xié)同控制  058
4.3 多自由度Lagrangian 系統(tǒng)協(xié)同控制  061
4.3.1 PD 類控制器設計  061
4.3.2 P 類控制器設計  064
4.3.3 與其他方法的對比  066
4.3.4 二自由度機械臂數值仿真  067
4.4 通信時延網絡中有領航者的多Lagrangian系統(tǒng)一致性  071
4.4.1 問題描述  071
4.4.2 自適應協(xié)同控制構架設計  071
4.4.3 領航者為靜態(tài)時的協(xié)同算法  072
4.4.4 領航者為動態(tài)時的協(xié)同算法  075
4.4.5 數值仿真  077
4.5 含自時延參數未知系統(tǒng)的協(xié)同控制  081
4.5.1 問題描述  081
4.5.2 含有自時延情況下的聚合控制  081
4.5.3 數值仿真  085
4.6 自時延和通信時延同時存在時Lagrangian 系統(tǒng)一致性  088
4.6.1 問題描述  088
4.6.2 自適應控制器設計  089
4.6.3 數值仿真  094
本章小結  096
第5章 通信拓撲切換時協(xié)同控制算法 098
5.1 問題描述  098
5.2 混合拓撲模式下的控制器設計  099
5.3 單一拓撲模式下的控制器設計  101
5.4 仿真驗證  103
5.5 實際控制案例  104
5.5.1 動力學建模  105
5.5.2 編隊控制  109
5.5.3 無相對角速度測量的姿態(tài)一致性協(xié)同控制  110
5.5.4 含網絡通信時延的分布式六自由度編隊控制  110
5.6 連通切換網絡中的一致性控制  114
5.6.1 參數已知Lagrangian 系統(tǒng)的一致性算法  115
5.6.2 參數不確定Lagrangian 系統(tǒng)的一致性算法  116
5.6.3 案例仿真  117
5.7 聯(lián)合連通網絡中多Lagrangian 系統(tǒng)的一致性  119
5.7.1 問題描述  119
5.7.2 無領航者的一致性  120
5.7.3 動態(tài)跟蹤  123
本章小結  127
第6章 復雜網絡環(huán)境中多機器人協(xié)同控制 129
6.1 引言  129
6.2 聯(lián)合連通恒定時延網絡中多Lagrangian系統(tǒng)協(xié)同控制  129
6.2.1 問題描述  129
6.2.2 主要結論  132
6.3 聯(lián)合連通時變時延網絡中多Lagrangian系統(tǒng)協(xié)同控制  135
6.3.1 相同時變時延  135
6.3.2 異質時變時延  139
6.3.3 控制實例  144
6.4 速度觀測器設計  147
6.4.1 觀測器設計  148
6.4.2 收斂性分析  150
6.4.3 案例仿真  152
本章小結  154
第7章 多領航者條件下多機器人系統(tǒng)姿態(tài)協(xié)調控制 155
7.1 引言  155
7.2 靜態(tài)多領航者條件下多機器人系統(tǒng)姿態(tài)協(xié)調控制  155
7.2.1 問題描述  155
7.2.2 分布式控制器設計  156
7.2.3 數值仿真與分析  160
7.3 動態(tài)多領航者條件下多機器人系統(tǒng)姿態(tài)協(xié)調控制  165
7.3.1 問題描述  165
7.3.2 分布式控制器設計  166
7.3.3 數值仿真與分析  171
本章小結  176
第8章 多機器人控制系統(tǒng)平臺搭建 177
8.1 基于ROS 的多機器人協(xié)作平臺一體化開發(fā)方案  177
8.2 復雜約束條件與系統(tǒng)動力學特性的一體化建模  179
8.3 分布式控制器設計與性能分析  180
參考文獻  182