This paper proposes a novel distributed coverage controller for a multi-agent system with constant-speed unicycle robots (CSUR). The work is motivated by the limitation of the conventional method that does not ensure the satisfaction of hard state- and input-dependent constraints and leads to feasibility issues for multi-CSUR systems. In this paper, we solve these problems by designing a novel coverage cost function and a saturated gradient-search-based control law. Invariant set theory and Lyapunov-based techniques are used to prove the state-dependent confinement and the convergence of the system state to the optimal coverage configuration, respectively. The controller is implemented in a distributed manner based on a novel communication standard among the agents. A series of simulation case studies are conducted to validate the effectiveness of the proposed coverage controller in different initial conditions and with control parameters. A comparison study in simulation reveals the advantage of the proposed method in terms of avoiding infeasibility. The experiment study verifies the applicability of the method to real robots with uncertainties. The development procedure of the method from theoretical analysis to experimental validation provides a novel framework for multi-agent system coordinate control with complex agent dynamics.


翻译:本文提出了一种针对匀速独轮车机器人(CSUR)多智能体系统的新型分布式覆盖控制器。本工作的动机在于传统方法无法保证满足硬状态约束和输入相关约束,从而导致多CSUR系统存在可行性问题。为解决这些问题,本文设计了一种新型覆盖代价函数和基于饱和梯度搜索的控制律。利用不变集理论和基于李雅普诺夫的技术,分别证明了状态相关约束的保持以及系统状态向最优覆盖配置的收敛性。该控制器基于智能体间的新型通信标准以分布式方式实现。通过一系列仿真案例研究,验证了所提覆盖控制器在不同初始条件和控制参数下的有效性。仿真中的对比研究揭示了该方法在避免不可行性方面的优势。实验研究验证了该方法在存在不确定性的真实机器人上的适用性。该方法从理论分析到实验验证的开发过程,为具有复杂智能体动力学的多智能体系统协调控制提供了一种新型框架。

0
下载
关闭预览

相关内容

多智能体系统(multi-agent system,MAS) 是一种全新的分布式计算技术。自20 世纪70年代出现以来得到迅速发展,目前已经成为一种进行复杂系统分析与模拟的思想方法与工具。
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Python分布式计算,171页pdf,Distributed Computing with Python
专知会员服务
108+阅读 · 2020年5月3日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
大神 一年100篇论文
CreateAMind
15+阅读 · 2018年12月31日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月26日
VIP会员
最新内容
致命七类无人机:无人机时代的演进型合成兵种
《异构无人水面艇集群作战自主制导算法》130页
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
大神 一年100篇论文
CreateAMind
15+阅读 · 2018年12月31日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员