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申请/专利权人：哈尔滨工程大学

摘要：面向海洋机器人护航的全局刚性图编队集结方法及系统，涉及多智能体协同控制技术领域。本发明是为了解决基于位置的编队集结控制方法存在集结策略不灵活、效率低的问题，而基于距离的编队控制方法没有考虑追踪目标的问题。本发明引入虚拟领航者的编队控制思想，使得海洋机器人编队中心与护航目标保持位置一致。设计了可在线计算的基于距离信息的编队集结控制器，使得海洋机器人护航编队可以快速灵活、安全、高效地集结成护航编队队形，满足海洋机器人护航编队集结阶段的任务需求。

主权项：1.面向海洋机器人护航的全局刚性图编队集结方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立海洋机器人护航任务中期望集结队形的全局刚性框架F*：F*＝G,p*，其中，全局刚性框架的无向图G表示海洋机器人编队执行护航任务的期望集结队形，p*为所有海洋机器人的期望位置，为第n个海洋机器人的期望位置，n为参与护航任务的海洋机器人总数；步骤二：以海洋机器人的期望位置与实际位置的边函数误差z＝φp*-φp＝0为控制目标，建立各海洋机器人的全局刚性框架集结控制模型： 其中，φp*和φp分别表示p*和p的边函数，p为所有海洋机器人的实际位置，p＝[p1,p2,...,pn]，ui为第i个海洋机器人的全局刚性框架集结控制律，s为反馈误差且有s＝ui-uf，ks和kf分别为s和z的正向控制增益，表示的转置矩阵，为的刚度矩阵，和分别为第i个和第j个海洋机器人的期望位置，h为修正指令，1n＝[1,2,...,n]T，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,n，i≠j；步骤三：令步骤二所述修正指令h通过虚拟领航者追踪护航目标来修正海洋机器人编队的期望速度，则修正指令h的表达式为： 其中，kr和kv分别为ur和qv的正向控制增益，为的对称雅克比矩阵，pv为虚拟领航者与护航目标之间的位置误差、且有pv＝pr-pT，qv为虚拟领航者与护航目标之间的速度误差、且有pr和ur分别为虚拟领航者的位置和速度，pT和分别为护航目标的位置和速度；步骤四：将步骤三所述修正指令h代入步骤二所述各海洋机器人的全局刚性框架集结控制模型中，获得基于虚拟领航者追踪护航目标的全局刚性框架集结控制律： 步骤五：将步骤四获得的全局刚性框架集结控制律作为大地坐标系下海洋机器人的期望速度向量，并利用该期望速度向量计算海洋机器人的期望速度和期望航向， 其中，ui＝[uix,uiy]T，uix和uiy分别为第i个海洋机器人在大地坐标系下x轴和y轴坐标的分速度，Ui为第i个海洋机器人的期望速度，ψi为第i个海洋机器人的期望航向角；步骤六：利用海洋机器人的期望速度和期望航向角控制参与护航任务的海洋机器人，从而实现海洋机器人护航任务的全局刚性图编队集结。

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