外文翻譯---基準(zhǔn)分布式控制規(guī)律的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)非完整的機(jī)器人 中文版.doc

在機(jī)器人IEEE交易。25卷,第1期,第4號(hào)(8月2009851)基準(zhǔn)、分布式控制規(guī)律的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)非完整的機(jī)器人你Moshtagh,成員,IEEE,拿,邁克爾,阿里,Jadbabaie、高級(jí)職員、大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),Daniilidis、高級(jí)職員、科斯塔斯,博士學(xué)位論文本文研究,Abstract-Indistributedmotion的問(wèn)題協(xié)調(diào)一組完整地機(jī)器人。我們開(kāi)發(fā)應(yīng)用平行和平衡控制律方法采用共識(shí)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(jī)器人。另外,控制律coordinate-free和不依賴于測(cè)量或溝通在鄰居的信息,而是要求測(cè)量軸承、光流、時(shí)間,所有的碰撞可使用視覺(jué)傳感器。Collision-avoidance功能添加到這個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員,這個(gè)方法的有效性控制規(guī)律的表現(xiàn)在一群移動(dòng)機(jī)器人。Terms-Cooperative分布式協(xié)同控制指標(biāo),基準(zhǔn)的控制。一，介紹：多元智能控制的合作已成為一個(gè)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(gè)研究分析和/或合成的空間分布控制架構(gòu)可用于運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)大型群體自主車(chē)輛。本研究主要認(rèn)可的在植絨、隊(duì)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(gè)關(guān)鍵的假設(shè)在所有的現(xiàn)有文獻(xiàn),每車(chē)或機(jī)器人(以下簡(jiǎn)稱代理人)傳遞它的位置和/或速度的信息,它的鄰國(guó)。受社會(huì)聚集現(xiàn)象,在鳥(niǎo)類魚(yú)6,30的基礎(chǔ)上,研究人員在機(jī)器人學(xué)、控制理論、方法、工具h(yuǎn)avedeveloped算法對(duì)分布式的運(yùn)動(dòng)multivehicle系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。兩個(gè)主要的集體這是自然界中觀察到運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),是相似的圓周運(yùn)動(dòng)(21)。人能解釋穩(wěn)定循環(huán)作為一個(gè)例子,形成共識(shí),即個(gè)人“到處移動(dòng)。穩(wěn)定的平行的形成是另一種形式的活動(dòng),使個(gè)人觀點(diǎn)嗎“運(yùn)動(dòng)”33。圓形的陣型中觀察到的魚(yú)的教育,這是在生態(tài)學(xué)、系譜話題進(jìn)化生物學(xué)6。摘要提出一套控制律的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),比如平行和圓形結(jié)構(gòu),為一群采用純局部平面劑?？刂埔?guī)律在的變量,如相對(duì)距離嗎和相關(guān)的標(biāo)題在代理。然而,這些參數(shù)不容易衡量使用簡(jiǎn)單和基本的感覺(jué)嗎能力。這促使改寫(xiě)的控制法律術(shù)語(yǔ)的生物測(cè)量參數(shù)。每個(gè)代理可能只有單眼視力和有能力嗎測(cè)量的基本的視覺(jué)的數(shù)量,如軸承角、光流(軸承衍生),時(shí)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(dá)了在當(dāng)?shù)氐纳眢w輸入框。這一變化的坐標(biāo)系統(tǒng)從全球框架本地框架為我們提供一個(gè)更好的直覺(jué)上相似在自然的行為進(jìn)行了。驗(yàn)證這個(gè)理論,通過(guò)multirobot實(shí)驗(yàn)展示效果的基準(zhǔn)的控制規(guī)則達(dá)到預(yù)期的陣型。當(dāng)然,在現(xiàn)實(shí)中,任何控制要求船舶避碰決策形成,事實(shí)上,不能完成避碰。為了提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們提供interagentcollision-回避的團(tuán)隊(duì)成員。在這個(gè)紙,我們表明這兩個(gè)任務(wù)的形成和維持船舶避碰決策可以通過(guò)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(jué)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(gè)問(wèn)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(dòng)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(jué)測(cè)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(jìn)行真正的機(jī)器人。二，相關(guān)的工作和貢獻(xiàn)：本文的主要貢獻(xiàn)是展示簡(jiǎn)單的控制律和循環(huán)達(dá)到平行的形成那只需要視覺(jué)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(gè)經(jīng)紀(jì)人進(jìn)入價(jià)值觀的鄰國(guó)的位置與速度,我們?cè)O(shè)計(jì)的分布式控制規(guī)律,只使用視覺(jué)線索從最近的鄰居來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(gè)視覺(jué)seroving影像學(xué)41。在imagebased視覺(jué)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(yùn)用等全方位的照相機(jī)作為唯一的傳感器對(duì)機(jī)器人。在8和38,投入產(chǎn)出反饋線性化方法被用來(lái)設(shè)計(jì)控制律leaderfollowing和避障。然而,他們假定一個(gè)特定的垂直的姿勢(shì)可以全方位相機(jī)計(jì)算兩種軸承和距離。在這項(xiàng)工作中Prattichizzo繆群。12,距離測(cè)量是不習(xí)慣。然而,領(lǐng)導(dǎo)利用擴(kuò)展卡爾曼濾波本地化它的追隨者,計(jì)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?cè)O(shè)計(jì)了形成控制器嗎基于局部交互類似的藥物14和22。另外,對(duì)于我們的基準(zhǔn)控制器,沒(méi)有距離測(cè)量是必需的。在25和34,圓形的一個(gè)multivehicle系統(tǒng)在低周反復(fù)研究。追求他們提出的策略因?yàn)槊恳粍┖秃?jiǎn)單分配需求來(lái)衡量從相關(guān)資訊,只有一個(gè)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(jì)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(diǎn)。三，背景：在本節(jié)中,我們會(huì)簡(jiǎn)要評(píng)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(gè)(間接)圖克由一個(gè)頂點(diǎn)和邊。V設(shè)定一個(gè)邊緣,是一個(gè)無(wú)序的一對(duì)邊G。如果x,yV(x,y)E,然后x和y表示會(huì)相鄰,或鄰居,我們表示該寫(xiě)xy。這個(gè)號(hào)碼每個(gè)頂點(diǎn)的鄰居的是它的程度。路j.的長(zhǎng)度頂點(diǎn)x,y頂點(diǎn)是一系列r+1截然不同的頂點(diǎn)開(kāi)始與x和y,最終以連續(xù)頂點(diǎn)相鄰。如果有任何兩個(gè)頂點(diǎn)之間的路徑圖克,那是說(shuō),被連接。鄰接矩陣(G)=aij的一個(gè)間接)圖克是一個(gè)對(duì)稱矩陣的行和列索引和G,這樣看做頂點(diǎn),aij=1如果頂點(diǎn)我和頂點(diǎn)j鄰居,aij=0。我們假定所有=0所有我。這個(gè)度矩陣D(G)是一個(gè)對(duì)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(diǎn)。離散型對(duì)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?fù)湫再|(zhì)的圖形。這個(gè)拉普拉斯金屬一個(gè)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(gè)ndimensional零特征值與特征向量這個(gè)向量,1n=1,T。為更多的信息圖論、見(jiàn)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(diǎn)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(gè)多邊形的組成兩個(gè)端點(diǎn)和一條線,分之間有一個(gè)即使指數(shù)在一端與分有一個(gè)古怪的指標(biāo)另一件事。更多信息請(qǐng)定期圖表,看到7。四，問(wèn)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(jì)人i。準(zhǔn)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(gè)連接圖克=(V,E,W)。圖1(連通性定義):連接圖克=(V,E,W)是一個(gè)圖形組成的1)一套頂點(diǎn)索引的V形的移動(dòng)代理。2)一套邊緣E=(j)|i,jV,ij。3)一個(gè)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(gè)unit-speed運(yùn)動(dòng)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(jiàn)圖1)。（viv）形成了一個(gè)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(duì)于每一劑控制輸入的角速度i。因?yàn)樗羌俣ê銌挝灰苿?dòng)代理速度,作用于每一個(gè)代理人