外文翻譯---基準分布式控制規(guī)律的運動協(xié)調(diào)非完整的機器人 中文版.doc

在機器人IEEE交易。25卷,第1期,第4號(8月2009851)基準、分布式控制規(guī)律的運動協(xié)調(diào)非完整的機器人你Moshtagh,成員,IEEE,拿,邁克爾,阿里,Jadbabaie、高級職員、大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),Daniilidis、高級職員、科斯塔斯,博士學(xué)位論文本文研究,Abstract-Indistributedmotion的問題協(xié)調(diào)一組完整地機器人。我們開發(fā)應(yīng)用平行和平衡控制律方法采用共識形成。所提出的控制法律是分布在某種意義上,他們需要的信息只有從鄰近的機器人。另外,控制律coordinate-free和不依賴于測量或溝通在鄰居的信息,而是要求測量軸承、光流、時間,所有的碰撞可使用視覺傳感器。Collision-avoidance功能添加到這個團隊的成員,這個方法的有效性控制規(guī)律的表現(xiàn)在一群移動機器人。Terms-Cooperative分布式協(xié)同控制指標,基準的控制。一，介紹：多元智能控制的合作已成為一個活躍的部分技術(shù)和控制原理研究。主要的潛在的主題,這個研究分析和/或合成的空間分布控制架構(gòu)可用于運動協(xié)調(diào)大型群體自主車輛。本研究主要認可的在植絨、隊形控制9、14、16、22,31,2、同步39,而另一些人關(guān)注匯合,分布范圍、部署1,5。一個關(guān)鍵的假設(shè)在所有的現(xiàn)有文獻,每車或機器人(以下簡稱代理人)傳遞它的位置和/或速度的信息,它的鄰國。受社會聚集現(xiàn)象,在鳥類魚6,30的基礎(chǔ)上,研究人員在機器人學(xué)、控制理論、方法、工具havedeveloped算法對分布式的運動multivehicle系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。兩個主要的集體這是自然界中觀察到運動運動,是相似的圓周運動(21)。人能解釋穩(wěn)定循環(huán)作為一個例子,形成共識,即個人“到處移動。穩(wěn)定的平行的形成是另一種形式的活動,使個人觀點嗎“運動”33。圓形的陣型中觀察到的魚的教育,這是在生態(tài)學(xué)、系譜話題進化生物學(xué)6。摘要提出一套控制律的協(xié)調(diào)運動,比如平行和圓形結(jié)構(gòu),為一群采用純局部平面劑。控制規(guī)律在的變量,如相對距離嗎和相關(guān)的標題在代理。然而,這些參數(shù)不容易衡量使用簡單和基本的感覺嗎能力。這促使改寫的控制法律術(shù)語的生物測量參數(shù)。每個代理可能只有單眼視力和有能力嗎測量的基本的視覺的數(shù)量,如軸承角、光流(軸承衍生),時間和碰撞。修改了控制輸入的數(shù)量,當(dāng)?shù)毓懒肯喈?dāng)于表達了在當(dāng)?shù)氐纳眢w輸入框。這一變化的坐標系統(tǒng)從全球框架本地框架為我們提供一個更好的直覺上相似在自然的行為進行了。驗證這個理論,通過multirobot實驗展示效果的基準的控制規(guī)則達到預(yù)期的陣型。當(dāng)然,在現(xiàn)實中,任何控制要求船舶避碰決策形成,事實上,不能完成避碰。為了提高了實驗結(jié)果,我們提供interagentcollision-回避的團隊成員。在這個紙,我們表明這兩個任務(wù)的形成和維持船舶避碰決策可以通過解耦的添加劑在控制律,那里的條件,為平行圓形的陣型僅僅依靠視覺的參數(shù)。本文是組織如下。在第二部分,我們回顧一些重要的工作。一些背景信息在圖理論和相關(guān)的數(shù)學(xué)工具使用本文在第三部分。這個問題的聲明第四節(jié)中給出。五和六節(jié),我們提出控制器穩(wěn)定的一群移動到平行均衡的圓形結(jié)構(gòu),分別。在第七章,我們得到應(yīng)用,從控制的視覺測量相鄰的代理商。在此次,collision-avoidance功能添加到控制律,和他們的有效性進行真正的機器人。二，相關(guān)的工作和貢獻：本文的主要貢獻是展示簡單的控制律和循環(huán)達到平行的形成那只需要視覺傳感技術(shù),即投入上不需要的數(shù)量接近之間的交流隔壁的鄰居。相比之下,Justh和Krishnaprasad的工作17,Moshtagh和Jadbabaie27,Paley羅卓荊。32、33,墳?zāi)沟取?5,在那里它假定每個經(jīng)紀人進入價值觀的鄰國的位置與速度,我們設(shè)計的分布式控制規(guī)律,只使用視覺線索從最近的鄰居來實現(xiàn)運動協(xié)調(diào)能力。我們的方法在求取控制律的應(yīng)用被列為一個視覺seroving影像學(xué)41。在imagebased視覺伺服、特征提取圖像和然后控制輸入電腦的形象特征。在8、12,38的基礎(chǔ)上,運用等全方位的照相機作為唯一的傳感器對機器人。在8和38,投入產(chǎn)出反饋線性化方法被用來設(shè)計控制律leaderfollowing和避障。然而,他們假定一個特定的垂直的姿勢可以全方位相機計算兩種軸承和距離。在這項工作中Prattichizzo繆群。12,距離測量是不習(xí)慣。然而,領(lǐng)導(dǎo)利用擴展卡爾曼濾波本地化它的追隨者,計算了控制輸入和引導(dǎo)形成統(tǒng)一潮流。在我們的控制,建筑分布,我們設(shè)計了形成控制器嗎基于局部交互類似的藥物14和22。另外,對于我們的基準控制器,沒有距離測量是必需的。在25和34,圓形的一個multivehicle系統(tǒng)在低周反復(fù)研究。追求他們提出的策略因為每一劑和簡單分配需求來衡量從相關(guān)資訊,只有一個代理。它也是研究表明,形成的大大的系統(tǒng)是廣義的多邊形。)相反,我們(25)控制律的設(shè)計軸承的非線性函數(shù),并作為結(jié)果,我們的系統(tǒng)收斂到一套不同的穩(wěn)定平衡點。三，背景：在本節(jié)中,我們會簡要評述了一系列重要的概念關(guān)于圖論和多邊形,我們使用在這種紙上。A:圖論一個(間接)圖克由一個頂點和邊。V設(shè)定一個邊緣,是一個無序的一對邊G。如果x,yV(x,y)E,然后x和y表示會相鄰,或鄰居,我們表示該寫xy。這個號碼每個頂點的鄰居的是它的程度。路j.的長度頂點x,y頂點是一系列r+1截然不同的頂點開始與x和y,最終以連續(xù)頂點相鄰。如果有任何兩個頂點之間的路徑圖克,那是說,被連接。鄰接矩陣(G)=aij的一個間接)圖克是一個對稱矩陣的行和列索引和G,這樣看做頂點,aij=1如果頂點我和頂點j鄰居,aij=0。我們假定所有=0所有我。這個度矩陣D(G)是一個對角線圖克用矩陣的行和列索引被V,(i,i)入口的程度的頂點。離散型對稱奇異矩陣的定義L(G)=D(G)(G)被稱為拉普拉斯g的拉普拉斯矩陣捕獲嗎許多拓撲性質(zhì)的圖形。這個拉普拉斯金屬一個positive-semidefinite矩陣代數(shù)的多樣性,其零值(即維度的內(nèi)核)是平等的連接部件的數(shù)目在圖。這個ndimensional零特征值與特征向量這個向量,1n=1,T。為更多的信息圖論、見13B：多邊形讓d1、n和dcoprime,然后邊和多邊形相交,就像一顆閃亮的星星。如果n和d有共同的factorl1,然后由l。多邊形traversals相同的多邊形的頂點和邊與n/l。如果d=n、多邊形n/n相當(dāng)于所有指向相同的位置。如果d=n/2(n),那么這個多邊形的組成兩個端點和一條線,分之間有一個即使指數(shù)在一端與分有一個古怪的指標另一件事。更多信息請定期圖表,看到7。四，問題的聲明：考慮一群nunit-speed平面劑。每一劑從它的鄰居遙感信息。鄰居我的代理人,那就是Ni是集劑,可以“看到”是由經(jīng)紀人i。準確的意思“看”澄清后。附近的大小取決于特征傳感器的。鄰近的關(guān)系代理人可以方便地描述為一個連接圖克=(V,E,W)。圖1(連通性定義):連接圖克=(V,E,W)是一個圖形組成的1)一套頂點索引的V形的移動代理。2)一套邊緣E=(j)|i,jV,ij。3)一個積極向上的邊各邊(j)。我的鄰居的定義Ni.=j|ijVi.。i的定義是Ni.=j|ijVi.讓ri代表了i的位置,讓vi成為它的速度矢量。每個unit-speed運動學(xué)的代理商圖1。每一劑的代表Frenet平面框架。由在vi單位矢量垂直速度矢量嗎vi(見圖1)。（viv）形成了一個身體的框架為i.我們代表了所有的速度矢量的堆棧v=vT1,.,vTnTR2n1.對于每一劑控制輸入的角速度i。因為它是假定恒單位移動代理速度,作用于每一個代理人