《橢球上基於幾何擴張的欠驅動運動體協同路徑跟蹤控制》是依託東南大學，由陳楊楊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：橢球上基於幾何擴張的欠驅動運動體協同路徑跟蹤控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳楊楊
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
為了實現移動感測器網路的協作採集數據，需要將安裝感測器的多運動體的運動限制在橢球面或等值橢球面簇組成的區域，其目標軌道為橢球上的凸閉曲線。針對以往協同路徑跟蹤控制理論方法多局限於平面曲線上運動的全驅動多運動體系統，本項目在給出三維空間中橢球上的幾何擴張設計方法的同時，深入開展橢球上欠驅動運動體協同路徑跟蹤控制理論以及輪式機器人協作採集套用研究。包括：1、提出橢球面和橢球表面凸閉曲線的幾何擴張新方法，理論證明關於軌道函式的等值擴張曲面/曲線簇的存在性；2、基於等值擴張曲面/曲線及其對應的軌道函式，結合非線性設計方法和已有的編隊設計方法，建立橢球上不同欠驅動運動體協同路徑跟蹤控制算法的一般設計流程，進而給出自適應全分散式控制律；3、搭建室內和室外兩用的輪式機器人協作採集實驗平台，驗證理論得到的結果。上述研究為實現移動感測器網路的協作採集提供新的理論和方法，以及切實有效的實現途徑。
結題摘要
本項目主要研究二維空間和三維空間移動感測器網路協作最佳化進行信息採集中的協同路徑跟蹤算法的設計和系統穩定性的條件。內容如下：1、曲線/曲面幾何擴張。首先針對已有文獻二維平面一般簡單閉曲線擴張前後拓撲不一致的難題，提出同心壓縮曲線擴張新方法，該方法不僅可以保持擴張前後曲線幾何拓撲不變的同時適合求解軌道函式表達式。接著，將該方法結合投影映射擴展來處理三維空間中的平面閉曲線。最後，證明該方法還可以處理球面以及超橢球面的幾何擴張。2、協同路徑跟蹤控制器設計。在（1）的基礎上，結合不同非線性、欠驅動自主體動力學模型，首先給出雙向/有向通信拓撲下的曲線協同路徑跟蹤控制律的設計以及系統穩定的條件。接著針對系統中未知的參數（如流場和期望在軌速度），給出協作自適應估計算法和分散式濾波器的設計以及基於估計的魯棒協同路路徑跟蹤算法。最後，給出了協同算法用以實現三維空間中的曲面跟蹤、曲面上軌道的跟蹤以及在軌編隊。3、仿真實驗系統的設計和實現。研究了上述控制算法在基於Amigo機器人仿真實驗平台和SKT仿真軟體中的實現。本項目資助下發表（錄用）論文16篇（第一作者13篇），其中SCI核心期刊論文4篇，EI論文10篇，分別發表在國內外核心期刊如《International Journal of Robust and Nonlinear Control》(IF：3.167)、《Nonlinear Dynamic》(IF：2.849)、《IET Control Theory & Applications》(IF：2.048)、《International Journal of System Science》(IF：2.100)、《IEEE/CAA JOURNAL OF AUTOMATICA SINICA》和《Journal of Southeast University (English Edition)》，國內外頂級會議如《IEEE International Conference on Robotics and Automation》、《IFAC World Congress》、《IEEE Control and Decision Conference》、《中國控制會議》。同時申請國家發明專利5項，其中授權2項，受理1項，申請2項。此外，還有3篇論文在審。
