ĐIỀU KHIỂN NHÓM PHÂN TÁN CHO HỆ ĐA TÁC TỬ DỰA TRÊN LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ CỨNG ỨNG DỤNG TRONG THEO DÕI MỤC TIÊU DI ĐỘNG

Nguyễn Thị Tuyết Hoa; Nguyễn Tuấn Minh

doi:10.34238/tnu-jst.8987

ĐIỀU KHIỂN NHÓM PHÂN TÁN CHO HỆ ĐA TÁC TỬ DỰA TRÊN LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ CỨNG ỨNG DỤNG TRONG THEO DÕI MỤC TIÊU DI ĐỘNG

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 16/10/23 Ngày hoàn thiện: 23/11/23 Ngày đăng: 24/11/23

Các tác giả

1. Nguyễn Thị Tuyết Hoa, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên
2. Nguyễn Tuấn Minh , Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo này tập trung vào việc thiết kế luật điều khiển nhóm cho hệ đa tác tử dựa trên cở sở của lý thuyết đồ thị cứng, ứng dụng trong nhiệm vụ theo dõi và bao vây một mục tiêu di động. Hệ đa tác tử được mô tả dưới dạng đồ thị vô hướng có độ cứng khoảng cách vi phân và tối thiểu. Luật điều khiển bao gồm thành phần điều khiển hình thành đội hình kết hợp với cơ chế điều khiển theo dõi và bao vây mục tiêu nhằm đảm bảo duy trì ổn định đội hình trong quá trình thực hiện nhiệm vụ. Chiến lược điều khiển nhóm trưởng – thành viên được sử dụng trong nghiên cứu để tăng tính hiệu quả và đơn giản hóa quy trình thiết kế. Theo đó, tất cả các tác tử đều không có thông tin về giá trị vận tốc của mục tiêu, tuy nhiên tác tử nhóm trưởng có thể xác định được vị trí tương đối và ước lượng giá trị vận tốc của mục tiêu, sau đó truyền các thông tin này cho những tác tử thành viên. Luật điều khiển đề xuất được kiểm chứng thông qua mô phỏng trong không gian ba chiều trên phần mềm Matlab. Các kết quả cho thấy hệ đa tác tử có khả năng thiết lập và đảm bảo duy trì được đội hình đặt trong suốt quá trình theo dõi và bao vây mục tiêu di động.

Từ khóa

Điều khiển nhóm phân tán; Hệ đa tác tử; Lý thuyết đồ thị cứng; Theo dõi mục tiêu di động; Nhóm trưởng – thành viên

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] X. Wang, Z. Zeng, and Y. Cong, “Multi-agent distributed coordination control: Developments and directions via graph viewpoint,” Neurocomputing, vol. 199, pp. 204-218, 2016.

[2] W. Yu, G. Wen, G. Chen, and J. Cao, Distributed cooperative control of multi-agent systems. John Wiley & Sons, 2017.

[3] M. T. Nguyen, C. V. Nguyen, H. T. Do, H. T. Hua, T. A. Tran, A. D. Nguyen, G. Ala, and F. Viola, “Uav-assisted data collection in wireless sensor networks: A comprehensive survey,” Electronics, vol. 10, no. 21, 2021, Art. no. 2603.

[4] A. Altan and R. Hacıoglu, “Model predictive control of three-axis gimbal system mounted on UAV for real-time target tracking under external disturbances,” Mech. Syst. Signal Process, vol. 149, pp. 270–299, 2020.

[5] H. S. Ahn, Formation control. Springer International Publishing, 2020.

[6] K.-K. Oh, M.-C. Park, and H.-S. Ahn, "A survey of multi-agent formation control," Automatica, vol. 53, pp. 424-440, 2015.

[7] F. Michaud and M. Nicolescu, “Behavior-based systems,” in Handbook of Robotics, Springer, 2016, pp.307–328.

[8] G. Lee and D. Chwa, “Decentralized behavior-based formation control of multiple robots considering obstacle avoidance,” Intelligent Service Robotics, vol. 11, pp. 127–138, 2018.

[9] H. T. Do, H. T. Hua, M. T. Nguyen, C. V. Nguyen, H. T. Nguyen, H. T. Nguyen, and N. T. Nguyen, “Formation control algorithms for multiple-uavs: a comprehensive survey,” EAI Endorsed Transactions on Industrial Networks and Intelligent Systems, vol. 8, no. 27, pp. 1 – 13 , 2021.

[10] V. Rold ̃ao, R. Cunha, D. Cabecinhas, C. Silvestre, and P. Oliveira, “A leader-following trajectory generator with application to quadrotor formation flight,” Robotics and Autonomous Systems, vol. 62, no. 10, pp. 1597–1609, 2014.

[11] C. K. Peterson and J. Barton, “Virtual structure formations of cooperating uavs using wind compensation command generation and generalized velocity obstacles,” in 2015 IEEE Aerospace Conference, 2015, pp. 1–7.

[12] D. Zhou, Z. Wang, and M. Schwager, “Agile coordination and assistive collision avoidance for quadrotor swarms using virtual structures,” IEEE Transactions on Robotics, vol. 34, no. 4, pp. 916–923, 2018.

[13] H. T. Do, H. T. Hua, H. T. Nguyen, M. T. Nguyen, and H. T. Tran, “Cooperative tracking framework for multiple unmanned aerial vehicles (uavs),” in Proceedings of the International Conference on Engineering Research and Applications, ICERA 2021, Springer, 2022, pp. 276–285.

[14] W. Ren and Y. Cao, Distributed coordination of multi-agent networks: emergent problems, models, and issues, London: Springer-Verlag, 2011.

[15] H. Do, H. Nguyen, C. Nguyen, M. Nguyen, and M. Nguyen, “Formation control of multiple unmanned vehicles based on graph theory: A comprehensive review,” EAI Endorsed Transactions on Mobile Communications and Applications, vol. 7, no. 3, pp. 1 – 9, 2022.

[16] I. Izmestiev, “Infinitesimal rigidity of frameworks and surfaces,” Lectures on Infinitesimal Rigidity, Kyushu University, Japan, 2009.

[17] B. D. O. Anderson, C. Yu, B. Fidan, and J. M. Hendrickx, “Rigid graph control architectures for autonomous formations,” IEEE Contr. Syst. Mag., vol. 28, no. 6, pp. 48–63, 2008.

[18] F. Dörfler and B. Francis, “Geometric analysis of the formation problem for autonomous robots,” IEEE Trans. Autom. Contr., vol. 55, no. 10, pp. 2379–2384, 2010.

[19] B. Xian, D. M. Dawson, M. de Queiroz, and J. Chen, “A continuous asymptotic tracking control strategy for uncertain nonlinear systems,” IEEE Trans. Autom. Contr., vol. 49, no.7, pp. 1206–1211, 2004.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.8987

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ