基于观察者的鲁棒簇空间控制方法，用于全向机器人编队

《IEEE Access》：Observer-based Robust Cluster Space Control for Omnidirectional Robot Formations

　　

摘要：

本文介绍了一种有效的轮式全向移动机器人编队控制方法，该方法能够补偿作用在机器人上的未知力所产生的干扰。这些多机器人编队被建模为不确定的多变量动态系统，受到不希望出现的牵引动力学、测量噪声以及机器人之间的未知吸引力或排斥力的影响，这些因素都会显著影响它们的运动。所提出的方法采用了一种基于观测器的滑模控制方案，该方案源自在簇空间框架内定义的动态模型，该模型能够方便地根据选定的状态变量解耦机器人之间的干扰。这些解耦后的干扰通过一组高增益观测器提供的估计值被主动消除，然后这些估计值被纳入反馈控制律中。所提出的基于簇空间的控制器的性能与在传统机器人姿态空间中制定的基于观测器的主动干扰抑制控制进行了对比，后者需要更多的干扰观测器。首先通过2机器人和3机器人多体编队的高保真仿真来评估闭环行为，然后通过2机器人原型的实际实验进行验证。结果表明，两种控制器都能成功实现轨迹跟踪和干扰抑制，所提出的基于簇空间的方法由于观测器数量减少而显著简化了系统，同时在估计过程中的计算负担也更低，且性能相当。