动态多目标完全分布式定时定点包围编队控制
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1.西北工业大学自动化学院;2.西北工业大学航天学院

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中图分类号:

TP13

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(62422315);西北工业大学硕士研究生实践创新能力培育基金资助项目


Dynamic multi-target distributed control for specified-time-area surrounding formation
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    摘要:

    针对多智能体系统执行包围动态多目标任务过程中编队向量无法完全分布式给出且任务完成时间不确定的问题,提出基于中心位置估计器与包围半径估计器的定时定点包围编队算法。采用动态平均一致性算法设计的中心位置估计器能使每个智能体获得多个动态目标位置的几何中心,通过动态最大一致性算法设计的包围半径估计器能够使每个智能体以分布式方式实时估计出含有最佳包围半径的编队向量。引入“整体规划,分段控制”的思想,同时考虑空间与时间两个维度,在此框架下实现定时定点包围编队。基于代数图论与李雅普诺夫函数证明估计器与控制器在指定时间下可以实现零稳态编队误差。通过数值仿真验证了算法的有效性与准确性。

    Abstract:

    Addressing the challenges of incompletely distributed formation vector determination and uncertain task completion times in multi-agent systems performing dynamic multi-target encirclement tasks, a specified-time-area surrounding formation control algorithm based on the center position estimator and surrounding radius estimator is proposed. The central position estimator designed using the dynamic average consensus algorithm enables each agent to obtain the geometric center of multiple dynamic target positions. The surrounding radius estimator, designed using a dynamic maximum consensus algorithm, enables each agent to estimate the optimal encirclement radius in real-time through a distributed approach. Integrating the concept of "holistic planning and segmented control," the study considers both spatial and temporal dimensions, achieving specified-time-area surrounding formation. The ability to achieve zero steady-state formation error within a specified time is proven using algebraic graph theory and Lyapunov function theory. Simulation experiments validate the effectiveness and accuracy of the algorithm.

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  • 收稿日期:2024-12-19
  • 最后修改日期:2025-03-04
  • 录用日期:2025-03-05
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