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非完整约束多智能体系统基于屏障控制函数的分布式协同控制 被引量：3
1
作者 娜茜泰 高飞 +1 位作者 翁智 夏元清 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期663-670,共8页
本文设计了一种基于屏障控制函数(CBF)的分布式协同控制算法,实现了领航–跟随者框架下非完整约束多智能体系统的连通性与编队控制.首先,通过将连通性保持问题建模为系统约束,定义了该约束的调零屏障函数(ZBF).其次,在此基础上,构建李... 本文设计了一种基于屏障控制函数(CBF)的分布式协同控制算法,实现了领航–跟随者框架下非完整约束多智能体系统的连通性与编队控制.首先,通过将连通性保持问题建模为系统约束,定义了该约束的调零屏障函数(ZBF).其次,在此基础上,构建李雅普诺夫函数与角速度输入之间的关系,对跟随者智能体设计了基于调零屏障函数的协同控制算法,其中线速度控制器保证跟随者的速度的跟踪与队形的跟踪,而梯度型角速度控制器实现跟随者角度的矫正.然后,利用调零屏障函数不变集相关引理证明了连通性约束集为正不变集,若初始时刻连通,则跟随者智能体始终与领航者保持连通性.同时,本文提出的算法实现编队误差的渐近收敛.本文中的队形适用常见的固定队形编队需求,也适用于领航者是动态(有线速度和角速度)的情况.最后,通过数值仿真进一步验证了该算法在不同队形需求下的有效性. 展开更多
关键词 多智能体系统 屏障控制函数 非完整约束系统 连通性 编队
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基于屏障控制函数的轮式机器人系统多目标分布式协同控制 被引量：6
2
作者 娜茜泰 赵国亮 +1 位作者 翁智 夏元清 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期2235-2244,共10页
受多目标优化理论的启发,针对非完整约束轮式机器人设计基于屏障控制函数的多目标协同控制算法.该方法可实现队形控制主目标、连通性次级目标以及避碰次级目标,其中将连通性保持和避碰问题建模为两个系统约束,屏障控制函数作为约束对应... 受多目标优化理论的启发,针对非完整约束轮式机器人设计基于屏障控制函数的多目标协同控制算法.该方法可实现队形控制主目标、连通性次级目标以及避碰次级目标,其中将连通性保持和避碰问题建模为两个系统约束,屏障控制函数作为约束对应的惩罚函数,可解决系统有输入或状态约束的问题.通过获取的局部信息将系统状态约束转化为屏障控制函数,利用屏障控制函数的类李雅普诺夫特性对其导数引入约束,再通过保证约束集的正不变性,达到控制目标.所提出方法可有效地避免控制器在连通性约束和避碰约束边界处的频繁切换,减小机械疲劳,在理论上可进一步扩展次级目标的数目,实现多目标控制.另外,所提出的协同控制算法对编队队形没有特殊要求,适用于不同编队需求和通信拓扑情况.最后通过数值仿真验证了所提出算法在不同情况下的有效性. 展开更多
关键词 多机器人协同控制 屏障控制函数 多目标控制 不等式约束 非完整约束 避碰 连通性
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安全最优跟踪控制算法与机械手仿真
3
作者 陈文杰 崔小红 王斌锐 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2688-2697,共10页
为确保安全关键型系统在安全区域内运行并保持最佳性能,提出一种基于强化学习的安全最优控制跟踪算法。通过在评价函数中加入控制屏障函数,兼顾系统的安全性和最优性;通过在控制屏障函数中加入阻尼系数,指定其对评价函数的相对支配能力... 为确保安全关键型系统在安全区域内运行并保持最佳性能,提出一种基于强化学习的安全最优控制跟踪算法。通过在评价函数中加入控制屏障函数,兼顾系统的安全性和最优性;通过在控制屏障函数中加入阻尼系数,指定其对评价函数的相对支配能力。引入强化学习的思想,实现系统动力学未知系统的安全最优跟踪控制,证明跟踪控制系统能在安全区域内能实现最优性和稳定性。利用二连杆平面机械手仿真验证所提算法的有效性,仿真实验结果表明:机械手末端位置被控制在安全范围内的同时,也实现稳定下的最优性能表现;仿真结果证明所提算法能实现系统状态安全下的最优的跟踪控制效果。 展开更多
关键词 强化学习 安全最优跟踪控制 控制屏障函数 阻尼系数
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基于安全攸关控制的车辆协同换道控制研究
4
作者 杜思雨 赵清海 何田 《自动化与仪器仪表》 2024年第3期163-166,170,共5页
针对智能交通中车辆换道的安全性与通行效率问题,以网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicle,CAV)协同换道控制为研究对象,提出了一种安全攸关型车道自动变换控制策略。首先,基于安全攸关控制原理,提出一种改进的车辆协同变... 针对智能交通中车辆换道的安全性与通行效率问题,以网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicle,CAV)协同换道控制为研究对象,提出了一种安全攸关型车道自动变换控制策略。首先,基于安全攸关控制原理,提出一种改进的车辆协同变道控制器,提高车辆换道效率,称为新形式CLF-CBF-QP(Control Lyapunov Function-Control Barrier Function-Quadratic Programming)控制器;其次,搭建车辆协同换道控制系统,保障车辆换道的安全性。通过MATLAB仿真平台在高速公路场景下验证所提出的控制策略的安全性和可行性,仿真对比控制器优化前后的性能。仿真结果表明:所提出的控制策略能够保障车辆换道的安全性,改进后的控制器提高了车辆换道成功率。 展开更多
关键词 智能交通 协同换道控制 安全攸关控制 控制屏障函数 控制李雅普诺夫函数 二次规划
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