科研新聞

工學院謝廣明課題組在多智能體協作領域取得新進展

2019-10-29

近期,工學院謝廣明教授團隊在多智能體系統的編隊控制研究中取得了一系列研究進展,相關論文以長文(full paper)形式發表于控制理論與控制工程學科的國際頂級期刊 IEEE Transactions on Automatic Control。

多智能體協同技術的相關研究是控制領域的前沿方向之一,它是指由一定數量的自主個體通過相互合作和自組織,在集體層面呈現出有序的協同運動和行為。謝廣明團隊強調以多機器人協作控制為應用背景,在若干方向取得了創新性結果。在以往的研究基礎上,進一步研究多智能體系統的編隊控制問題,取得了系統深入的理論成果,并分別在課題組自主研發的多水下機器人系統和多無人機系統上獲得了豐富多樣的實驗效果。

謝廣明教授及合作者針對二階動態描述個體的系統,提出一種基于極限環設計的控制協議,來實現平面上的任意編隊。所提出的控制協議由兩部分耦合而成,其中,收斂部分由極限環振蕩器構成,使得每個個體與給定靜態/運動目標保持各自的期望距離、且與目標點相對靜止或繞目標點以恒定速度轉動;分布部分用以調整鄰居個體的相對位置,使得每個個體與其鄰居保持期望的距離。該控制協議的優點之一是它能夠在個體的局部坐標系下應用,因此個體只需要知道局部信息,而不需要全局信息和全局坐標系;優點之二是它保證了在形成期望編隊的過程之中,個體之間不會發生碰撞。這兩個優點使得該控制協議可以方便、有效地應用于實際的多機器人系統的協作任務中。 基于此,謝廣明課題組在團隊自主研發的多仿生機器魚系統和多四旋翼無人機系統上分別進行了編隊實驗,有力的驗證了所提出的編隊控制協議在實際系統中的可行性和有效性。


(a)編隊仿真實驗                       (b)無人機編隊實驗                                    (c)機器魚編隊實驗
多機器人編隊示意圖

上述成果的理論部分以長文 (Full Paper) 的形式發表于 IEEE Transactions on Automatic Control (C. Wang, W. Xia, G. Xie, Limit-cycle-based design of formation control for mobile agents, IEEE Transactions on Automatic Control, DOI: 10.1109/TAC.2019.2946338.)

論文的通訊作者為謝廣明教授,第一作者為謝廣明課題組的博士后王晨(現為北京大學軟件工程國家工程研究中心助理研究員)。該研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。本項目的合作者包括大連理工大學的夏衛國副教授,雙方保持了密切的合作關系。

智能仿生設計實驗室主頁:http://ibdl.pku.edu.cn/

 

 

 
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