This work presents an event-triggered switching control framework for a class of nonlinear underactuated multi-channel systems with input constraints. These systems are inspired by cooperative manipulation tasks involving underactuation, where multiple underactuated agents collaboratively push or pull an object to a target pose. Unlike existing approaches for multi-channel systems, our method addresses underactuation and the potential loss of controllability by additionally addressing channel assignment of agents. To simultaneously account for channel assignment, input constraints, and stabilization, we formulate the control problem as a Mixed Integer Linear Programming and derive sufficient conditions for its feasibility. To improve real-time computation efficiency, we introduce an event-triggered control scheme that maintains stability even between switching events through a quadratic programming-based stabilizing controller. We theoretically establish the semi-global exponential stability of the proposed method and the asymptotic stability of its extension to nonprehensile cooperative manipulation under noninstantaneous switching. The proposed framework is further validated through numerical simulations on 2D and 3D free-flyer systems and multi-robot nonprehensile pushing tasks.


翻译:本文针对一类具有输入约束的非线性欠驱动多通道系统,提出了一种事件触发的切换控制框架。这些系统的设计灵感来源于涉及欠驱动的协同操作任务,其中多个欠驱动智能体协作推动或拉动物体至目标位姿。与现有的多通道系统方法不同,我们的方法通过额外处理智能体的通道分配问题,解决了欠驱动及可能出现的可控性丧失问题。为同时考虑通道分配、输入约束和系统稳定,我们将控制问题表述为混合整数线性规划,并推导了其可行性的充分条件。为提高实时计算效率,我们引入了一种事件触发控制方案,该方案通过基于二次规划的稳定控制器,即使在切换事件之间也能保持系统稳定性。我们从理论上证明了所提方法具有半全局指数稳定性,并将其扩展到非瞬时切换下的非抓取协同操作时具有渐近稳定性。所提出的框架通过二维和三维自由飞行器系统以及多机器人非抓取推动任务的数值仿真进一步得到验证。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员