阐述多智能体系统在协同控制中的重要性,以及无人水面航行器(USV)在海洋工程中的应用需求。同时分析编队包含跟踪控制与避碰问题的现实挑战。
综述多智能体系统编队包含跟踪控制研究进展,避碰及状态受限协同控制方法的综述,以及无人水面航行器协同避碰技术的发展动态。
明确研究目标与核心问题,介绍章节安排与逻辑框架。
介绍多智能体系统通信拓扑的数学描述,包括拉普拉斯矩阵与克罗内克积运算。
详细说明稳定性定义与判别方法,以及全局一致有界性分析。
定义安全集并维护,解释Zeroing Control Barrier Function (ZCBF) 原理。
描述运动学与动力学方程,介绍坐标系变换与解耦处理。
讨论网络结构与逼近定理,介绍非线性动态在线估计方法。
阐述线性二阶系统协同控制难点,解释速度与加速度约束的实际意义。
定义系统拓扑结构与分层控制架构,明确编队包含跟踪任务目标。
设计标称控制器,包括分布式控制协议、双曲正切函数约束机制,并进行李雅普诺夫稳定性证明。设计避碰策略,包括安全集构建与碰撞条件分析,以及实时二次规划优化方法。
验证编队跟踪与包含控制误差收敛性,评估避碰效果与状态受限性能。
总结本章的主要研究成果。
分析无人船协同控制工程挑战,讨论非线性动态与外部扰动影响。
描述无人船模型解耦与简化,明确编队包含跟踪任务目标。
基于神经网络的非线性动态补偿,设计自适应分布式控制策略,集成避碰约束并进行稳定性分析。
展示海洋环境下的多USV协同场景,验证编队跟踪与避障轨迹可视化,以及控制输入与速度受限。
总结本章的主要研究成果。
总结理论贡献,包括标称控制器与避碰策略的创新;总结应用价值,包括无人船编队控制的工程实现。
讨论不规则障碍物与动态环境扩展,通信延迟与丢包问题研究,以及多自由度耦合模型深化分析。