连通性保持：基于控制障碍函数的全局优化方法

在控制多机器人系统时，连通性保持是一个需要考虑的基本方面。一般而言，多机器人系统应当保持连通以达成某种共同目标。无论多机器人系统的控制策略或目标如何，都必须保持连通性。连通性保持存在两种主要方法：保持初始连接（局部连通性）或允许对初始连接进行修改，但始终使整体系统保持连通（全局连通性）。在本文中，我们提出一种方法，能够同时以优化方式保持全局连通性并实施期望的控制策略（例如一致性、编队控制、覆盖）。为此，我们定义并实现了一种可纳入约束与目标的控制障碍函数（Control Barrier Function）。我们给出了该方法的数学证明，并通过不同应用的仿真展示了其通用性。