通信受限环境下非全约束多机器人系统的安全关键阵列控制

本文提出一种基于去中心化估计算子的安全关键控制器，用于通信受限环境中非全约束移动机器人阵列控制。该方法框架集成了能够在不同动态条件下准确重构相邻代理人速度向量和姿态的鲁棒状态估计算子，以及利用控制屏障函数（CBFs）保证碰撞避免和代理间安全性的去中心化阵列跟踪控制器。我们提出闭式控制律，确保稳定性和串联稳定性，有效抑制从领头者传播至跟随者的扰动。估计算子和控制器的理论基础采用Lyapunov稳定性分析建立，确认在恒定速度下全局渐近稳定，在时变条件下全局一致最终有界。通过大量数值仿真和基于Gazebo的真实实验验证了所提方法的有效性、鲁棒性和实际适用性，展示了在不依赖机器人间通信的情况下，实现了精确的阵列跟踪、严格的安全维护和扰动鲁棒性。