基于势场有限元近似的约束多智能体遍历区域勘测控制
最优化与控制
2022-11-01 v4 多智能体系统
机器人学
系统与控制
系统与控制
摘要
热方程驱动区域覆盖（HEDAC）是一种由势场梯度引导的先进多智能体遍历运动控制方法。本文采用有限元方法求解 Helmholtz 偏微分方程，该方程对用于勘测运动控制的势场进行建模。这使我们能够以 HEDAC 基本思想所固有的优雅且鲁棒的方式勘测任意形状的区域并纳入障碍物。对于简单的运动学运动，可通过势场梯度引导智能体运动来成功处理障碍物和边界规避约束。然而，纳入额外约束（例如距静止和移动障碍物的最小间隙距离以及最小路径曲率半径）需要对控制算法作进一步改动。我们提出了一种相对简单但鲁棒的方法来处理这些约束，即基于无碰撞逃逸路线机动构建一个直接的优化问题。该方法提供了有保证的碰撞避免机制，并且由于优化问题的分解而计算开销低。所提出的运动控制在三个现实勘测场景仿真中得到评估，显示了勘测的有效性和控制算法的鲁棒性。此外，指出了由于勘测场景定义不当导致的潜在机动困难，并提供了克服这些困难的准则。结果令人鼓舞，表明所提出的约束多智能体运动控制可实际应用于自主勘测以及潜在的其它 HEDAC 应用。
引用
@article{arxiv.2109.10756,
title = {Constrained multi-agent ergodic area surveying control based on finite element approximation of the potential field},
author = {Stefan Ivić and Ante Sikirica and Bojan Crnković},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.10756},
year = {2022}
}
备注
Revised manuscript