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龍圖騰網(wǎng)獲悉重慶大學(xué)申請(qǐng)的專(zhuān)利一種非完整移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)控制方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115963819B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-29發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202211309288.1，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G05D1/43；該發(fā)明授權(quán)一種非完整移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)控制方法是由黃秀財(cái);楊祥聰;陳開(kāi)政;謝承果;黃晟;倪金宇;唐詩(shī)言;鄭清;張熙設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-10-25向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本一種非完整移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)控制方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了一種非完整移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)控制方法，該方法首先對(duì)非完整移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行建模，然后通過(guò)構(gòu)建合理的假設(shè)條件，設(shè)計(jì)一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且計(jì)算成本低廉的控制策略。該控制策略適用于具備建模不確定性、未知外部干擾以及無(wú)法預(yù)知的執(zhí)行器故障等問(wèn)題的機(jī)器人系統(tǒng)，且支持相鄰的機(jī)器人在保持安全距離的同時(shí)進(jìn)行一對(duì)一通信。

本發(fā)明授權(quán)一種非完整移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)控制方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種非完整移動(dòng)機(jī)器人編隊(duì)控制方法，其特征在于：包括如下步驟： S1：建立數(shù)學(xué)模型： S11：建立非完整移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，所述非完整移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)包含有N個(gè)兩輪移動(dòng)機(jī)器人，所述非完整移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)第k個(gè)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型如公式2所示： 其中，中的xk,yk，θk分別表示第k個(gè)機(jī)器人的位置和朝向角度；表示第k個(gè)機(jī)器人左、右輪子的角速度向量；表示執(zhí)行器的輸出向量，即施加于輪子的控制扭矩向量；表示第k個(gè)機(jī)器人左、右輪子未知的外部擾動(dòng)； Jk，Mk，Ck和Dk沒(méi)有實(shí)際的物理意義，是中間變量，表示三階向量，表示二階向量； S12：建立的機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型公式具體說(shuō)明如公式3所示： 其中，rk和bk分別是第k個(gè)機(jī)器人的輪子半徑和該機(jī)器人的半寬；dk,1和dk,2是表示其阻尼系數(shù)的兩個(gè)正值常數(shù)；mk,1和mk,2沒(méi)有實(shí)際的物理意義，是中間變量，mk,c和mk,w分別表示第k個(gè)機(jī)器人和輪子的質(zhì)量；ck是第k個(gè)機(jī)器人質(zhì)心Pc,k到兩個(gè)輪子連線(xiàn)中點(diǎn)Po,k的距離；Ik,c表示以通過(guò)第k個(gè)機(jī)器人質(zhì)心的垂直方向?yàn)檩S的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ik,w表示帶有電機(jī)的車(chē)輪繞車(chē)輪軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ik,m表示帶有電機(jī)轉(zhuǎn)子的車(chē)輪繞車(chē)輪直徑的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ik表示第k個(gè)機(jī)器人的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和； S2：分布式控制的假設(shè)條件： 假設(shè)1：領(lǐng)導(dǎo)者機(jī)器人的軌跡ηL是可測(cè)量的，是分段連續(xù)的，并且兩者都是有界的； 假設(shè)2：存在未知常數(shù)，σk,l和σk,m,且滿(mǎn)足0σk,l≤σk,lt≤1，0σk,m≤σk,mt≤1，k＝1,...,N； 假設(shè)3：期望的相對(duì)距離和期望的方位角分別滿(mǎn)足并且兩者的初始條件分別滿(mǎn)足dl,kdk0dm,k，|βk0|βm,k； S3：分布式控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程具體如下： S31：分布式虛擬控制器需滿(mǎn)足公式13a,13b和公式15a,15b的條件： ηL＝[xL,yL,θL]T表示領(lǐng)導(dǎo)者機(jī)器人RL的姿態(tài)，如公式10： 其中，θL∈[-π,π、vL和wL分別表示機(jī)器人RL的線(xiàn)速度和角速度； dk和βk分別表示與相鄰機(jī)器人的相對(duì)距離和方位角，其中k＝1,......,N，dk和βk表示如下： 當(dāng)k＝1時(shí)，xk-1＝x0,yk-1＝y(tǒng)0，此時(shí)的x0，y0表示領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人RL的姿態(tài)； 為避免碰撞并保持機(jī)器人之間通信的連通，dk和βk需要滿(mǎn)足如下約束條件： 其中，dl,k、dm,k和都是正值常數(shù)； 和分別表示期望的相對(duì)距離和期望的方位角，跟蹤誤差向量表示為具體定義如下： 其中，dkt和βkt分別表示t時(shí)刻相鄰機(jī)器人的相對(duì)距離和方位角，和分別表示t時(shí)刻期望的相對(duì)距離和期望的方位角；ed,k,1t和eβ,k,1t分別表示相鄰機(jī)器人之間的相對(duì)距離誤差和方位角誤差，這兩個(gè)值的性能范圍為: 其中，和i∈{d,β}是性能函數(shù)，由公式16a,16b得到： 其中，ki,k0， 分別表示相對(duì)距離誤差的性能函數(shù)的上界初值和下界初值，分別表示方位角誤差性能函數(shù)的上界初值和下界初值，dm,k，dl,k，βm,k，βl,k表示正的常值，并且滿(mǎn)足式13； S32： 其中vr,k-1和θk-1分別表示第k-1個(gè)機(jī)器人Rk-1的線(xiàn)速度和方向角，vr,0＝vl，θ0＝θl，接下來(lái)，使用類(lèi)似于反步法的設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)控制方案； 分別表示第k個(gè)機(jī)器人與相鄰機(jī)器人的相對(duì)距離誤差、方位角誤差的一階導(dǎo)數(shù)，wr,k，vr,k分別表示第k個(gè)機(jī)器人Rk的角速度和線(xiàn)速度； S33：設(shè)計(jì)分布式虛擬控制器，第k個(gè)機(jī)器人的虛擬控制信號(hào)設(shè)計(jì)為：具體的設(shè)計(jì)方法如下： ξk,1t表示歸一化誤差向量，它用下面的式子表示： 根據(jù)式15和式19得到ξd,k,1t∈-1,1和ξβ,k,1t∈-1,1，繼而，通過(guò)式14和式19，dk和βk可表示為： 接下來(lái)用表示一個(gè)中間變量向量，定義為： 第k個(gè)機(jī)器人的虛擬控制信號(hào)設(shè)計(jì)為： 在上式中，μk,1＝diag{μd,k,1,μβ,k,1}，其中μd,k,1和μβ,k,1是正的設(shè)計(jì)參數(shù)， S34：設(shè)計(jì)分布式實(shí)際控制器，第k個(gè)機(jī)器人Rk的實(shí)際輸入信號(hào)用下面的式子表示：具體的設(shè)計(jì)方法如下： 虛擬跟蹤誤差向量用ek,2t表示，定義為： 其中，ed,k,2t，eβ,k,2t分別表示第k個(gè)機(jī)器人與相鄰機(jī)器人相對(duì)距離和方位角的虛擬誤差，εd,kt，εβ,kt分別表示第k個(gè)機(jī)器人與相鄰機(jī)器人相對(duì)距離和方位角的虛擬控制信號(hào)； 虛擬跟蹤誤差需滿(mǎn)足下面的預(yù)設(shè)性能邊界： |ed,k,2t|ρd,k,2t，|eβ,k,2t|ρβ,k,2t24 ρd,k,2t和ρβ,k,2t分別表示ed,k,2t和eβ,k,2t對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)性能函數(shù)，兩者根據(jù)下面的式子確定： ρd,k,2t＝ρd,k,0-ρd,k,∞exp-kd,kt+ρd,k,∞25a ρβ,k,2t＝ρβ,k,0-ρβ,k,∞exp-kβ,kt+ρβ,k,∞25b 其中ρd,k,0ed,k,20，ρβ,k,0eβ,k,20，ρd,k,∞∈0,ρd,k,0]，ρβ,k,∞∈0,ρβ,k,0]，kd,k0和kβ,κ0是設(shè)計(jì)參數(shù)，分別為ed,k,2t，eβ,k,2t預(yù)先設(shè)定瞬態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)； 同設(shè)計(jì)虛擬控制器一樣，ξk,2t表示歸一化誤差向量，用下面的公式表示： 對(duì)應(yīng)的中間變量向量表示為定義為： 第k個(gè)機(jī)器人Rk的控制器實(shí)際輸入信號(hào)表示為： 其中ρk,2＝diag{ρd,k,2,ρβ,k,2}，μk,2＝diag{μd,k,2,μβ,k,2}，并且μd,k,2和μβ,k,2是正值，

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