外文翻译---基准分布式控制规律的运动协调非完整的机器人 中文版.doc

在机器人IEEE交易。25卷,第1期,第4号(8月2009851)基准、分布式控制规律的运动协调非完整的机器人你Moshtagh,成员,IEEE,拿,迈克尔,阿里,Jadbabaie、高级职员、大学学报(自然科学版),Daniilidis、高级职员、科斯塔斯,博士学位论文本文研究,Abstract-Indistributedmotion的问题协调一组完整地机器人。我们开发应用平行和平衡控制律方法采用共识形成。所提出的控制法律是分布在某种意义上,他们需要的信息只有从邻近的机器人。另外,控制律coordinate-free和不依赖于测量或沟通在邻居的信息,而是要求测量轴承、光流、时间,所有的碰撞可使用视觉传感器。Collision-avoidance功能添加到这个团队的成员,这个方法的有效性控制规律的表现在一群移动机器人。Terms-Cooperative分布式协同控制指标,基准的控制。一，介绍：多元智能控制的合作已成为一个活跃的部分技术和控制原理研究。主要的潜在的主题,这个研究分析和/或合成的空间分布控制架构可用于运动协调大型群体自主车辆。本研究主要认可的在植绒、队形控制9、14、16、22,31,2、同步39,而另一些人关注汇合,分布范围、部署1,5。一个关键的假设在所有的现有文献,每车或机器人(以下简称代理人)传递它的位置和/或速度的信息,它的邻国。受社会聚集现象,在鸟类鱼6,30的基础上,研究人员在机器人学、控制理论、方法、工具havedeveloped算法对分布式的运动multivehicle系统之间的协调。两个主要的集体这是自然界中观察到运动运动,是相似的圆周运动(21)。人能解释稳定循环作为一个例子,形成共识,即个人“到处移动"。稳定的平行的形成是另一种形式的活动,使个人观点吗“运动”33。圆形的阵型中观察到的鱼的教育,这是在生态学、系谱话题进化生物学6。摘要提出一套控制律的协调运动,比如平行和圆形结构,为一群采用纯局部平面剂。控制规律在的变量,如相对距离吗和相关的标题在代理。然而,这些参数不容易衡量使用简单和基本的感觉吗能力。这促使改写的控制法律术语的生物测量参数。每个代理可能只有单眼视力和有能力吗测量的基本的视觉的数量,如轴承角、光流(轴承衍生),时间和碰撞。修改了控制输入的数量,当地估量相当于表达了在当地的身体输入框。这一变化的坐标系统从全球框架本地框架为我们提供一个更好的直觉上相似在自然的行为进行了。验证这个理论,通过multirobot实验展示效果的基准的控制规则达到预期的阵型。当然,在现实中,任何控制要求船舶避碰决策形成,事实上,不能完成避碰。为了提高了实验结果,我们提供interagentcollision-回避的团队成员。在这个纸,我们表明这两个任务的形成和维持船舶避碰决策可以通过解耦的添加剂在控制律,那里的条件,为平行圆形的阵型仅仅依靠视觉的参数。本文是组织如下。在第二部分,我们回顾一些重要的工作。一些背景信息在图理论和相关的数学工具使用本文在第三部分。这个问题的声明第四节中给出。五和六节,我们提出控制器稳定的一群移动到平行均衡的圆形结构,分别。在第七章,我们得到应用,从控制的视觉测量相邻的代理商。在此次,collision-avoidance功能添加到控制律,和他们的有效性进行真正的机器人。二，相关的工作和贡献：本文的主要贡献是展示简单的控制律和循环达到平行的形成那只需要视觉传感技术,即投入上不需要的数量接近之间的交流隔壁的邻居。相比之下,Justh和Krishnaprasad的工作17,Moshtagh和Jadbabaie27,Paley罗卓荆。32、33,坟墓等。35,在那里它假定每个经纪人进入价值观的邻国的位置与速度,我们设计的分布式控制规律,只使用视觉线索从最近的邻居来实现运动协调能力。我们的方法在求取控制律的应用被列为一个视觉seroving影像学41。在imagebased视觉伺服、特征提取图像和然后控制输入电脑的形象特征。在8、12,38的基础上,运用等全方位的照相机作为唯一的传感器对机器人。在8和38,投入产出反馈线性化方法被用来设计控制律leaderfollowing和避障。然而,他们假定一个特定的垂直的姿势可以全方位相机计算两种轴承和距离。在这项工作中Prattichizzo缪群。12,距离测量是不习惯。然而,领导利用扩展卡尔曼滤波本地化它的追随者,计算了控制输入和引导形成统一潮流。在我们的控制,建筑分布,我们设计了形成控制器吗基于局部交互类似的药物14和22。另外,对于我们的基准控制器,没有距离测量是必需的。在25和34,圆形的一个multivehicle系统在低周反复研究。追求他们提出的策略因为每一剂和简单分配需求来衡量从相关资讯,只有一个代理。它也是研究表明,形成的大大的系统是广义的多边形。)相反,我们(25)控制律的设计轴承的非线性函数,并作为结果,我们的系统收敛到一套不同的稳定平衡点。三，背景：在本节中,我们会简要评述了一系列重要的概念关于图论和多边形,我们使用在这种纸上。A:图论一个(间接)图克由一个顶点和边。V设定一个边缘,是一个无序的一对边G。如果x,yV(x,y)E,然后x和y表示会相邻,或邻居,我们表示该写xy。这个号码每个顶点的邻居的是它的程度。路j.的长度顶点x,y顶点是一系列r+1截然不同的顶点开始与x和y,最终以连续顶点相邻。如果有任何两个顶点之间的路径图克,那是说,被连接。邻接矩阵(G)=aij的一个间接)图克是一个对称矩阵的行和列索引和G,这样看做顶点,aij=1如果顶点我和顶点j邻居,aij=0。我们假定所有=0所有我。这个度矩阵D(G)是一个对角线图克用矩阵的行和列索引被V,(i,i)入口的程度的顶点。离散型对称奇异矩阵的定义L(G)=D(G)(G)被称为拉普拉斯g的拉普拉斯矩阵捕获吗许多拓扑性质的图形。这个拉普拉斯金属一个positive-semidefinite矩阵代数的多样性,其零值(即维度的内核)是平等的连接部件的数目在图。这个ndimensional零特征值与特征向量这个向量,1n=1,T。为更多的信息图论、见13B：多边形让d<n是一个正整数,p=n/d。让y1在这一点上的单位圆。让R是顺时针旋转通过这个角度=2/p.广义的多边形(p)给点在（i，i+i）之间。当d=1,多边形p)被称为一个普通的规则吗多边形,其边缘不相交。Ifd>1、n和dcoprime,然后边和多边形相交,就像一颗闪亮的星星。如果n和d有共同的factorl>1,然后由l。多边形traversals相同的多边形的顶点和边与n/l。如果d=n、多边形n/n相当于所有指向相同的位置。如果d=n/2(n),那么这个多边形的组成两个端点和一条线,分之间有一个即使指数在一端与分有一个古怪的指标另一件事。更多信息请定期图表,看到7。四，问题的声明：考虑一群nunit-speed平面剂。每一剂从它的邻居遥感信息。邻居我的代理人,那就是Ni是集剂,可以“看到”是由经纪人i。准确的意思“看”澄清后。附近的大小取决于特征传感器的。邻近的关系代理人可以方便地描述为一个连接图克=(V,E,W)。图1(连通性定义):连接图克=(V,E,W)是一个图形组成的1)一套顶点索引的V形的移动代理。2)一套边缘E=(j)|i,jV,ij。3)一个积极向上的边各边(j)。我的邻居的定义Ni.=j|ijVi.。i的定义是Ni.=j|ijVi.让ri代表了i的位置,让vi成为它的速度矢量。每个unit-speed运动学的代理商图1。每一剂的代表Frenet平面框架。由在vi单位矢量垂直速度矢量吗vi(见图1)。（viv）形成了一个身体的框架为i.我们代表了所有的速度矢量的堆栈v=vT1,.,vTnTR2n×1.对于每一剂控制输入的角速度i。因为它是假定恒单位移动代理速度,作用于每一个代理人必须垂直它的速度矢量的力量,也就是说,每个代理是一种陀螺力,这并不会改变,因此,它的速度(其动力学能源)。因此,i作为转向控制16为每一个代理。让我们正式定义的形成原因,我们打算考虑。定义2(并联形成):配置中所有的标题的代理商是相同的速度矢量被称为平行排列形成。值得注意的是,在这个定义,我们并不认为这个值在约定的速度,但只是事实