4-陈阔-多智能车方位编队跟踪控制及实验研究(1).pdfVIP

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燕山大学

本科毕业设计（论文）中期报告

课题名称：多智能车方位编队跟踪控

制及实验研究

学院：电气工程学院

年级专业：2018级工业自动化1班

学生姓名：陈阔

指导教师：李健雄

填写日期：2022.04.18

一、任务书中本阶段工作目标与任务要求

1.构建领航跟随法小车编队控制模型。

2.多智能体编队控制设计及仿真。

二、目前已完成任务情况

2.1领航跟随法小车编队控制模型

2.1.1非完整约束小车分析和运动学建模

在古典力学中运动学是其中的一个分支，排除在力的作用下物体或系统的运动，

运动学模型可以描述对象的数学表达式。

小车可以简化为三轮移动机器人模型，并且做如下假设：

(1)轮式移动机器人所处环境为水平的平面，且车身呈对称状态；

(2)研究轮式移动机器人时可视为车体、运动系统为刚体；

(3)车轮与平面是点接触，接触点与车轮圆心的连线是垂直于地面的；

(4)平面运行时车轮只发生纯滚动行为而无滑动；

(5)忽略机器人自身原因，如延迟、车轮形变。

图2-1移动机器人运动学模型

机器人在运动平面上的全局参考坐标系−，−是机器人框架下的局部参

考坐标系，如图2-1，(,,)是全局参考坐标系下的位姿。移动机器人在二维平面

上满足纯滚动约束条件，即与车轮运动方向的垂直方向上速度分量为0，具体表示为

()

̇sin−̇cos=01

根据文献[36]中对非完整约束的定义，以上约束是不可积运动约束。令

[]

=(,,),=sin⁡−cos⁡0，上式转化为非完整约束标准型

̇

()[]̇()

̇=sin⁡−cos⁡0[]=0̇2

移动机器人有直线与曲线的运动方式，当移动机器人直线运动时左右轮子的转

速分别设置为̇,⁡̇，它们大小相等、相同方向。图2-2所示移动机器人曲线运动。

图2-2双轮曲姿变化

移动机器人初始参考点为，时间后经偏转角度运动到点，左右两车轮由