In this paper, a time-varying leader-follower formation control of nonholonomic mobile robots based on a trajectory tracking control strategy is considered. In the time-varying formation, the relative bearing and distance of each follower are variable parameters, and therefore, the followers can carry out various and complex behaviour even without changing the linear and angular velocities of the leader robot. After proposing the kinematic model of the time-varying leader-follower formation, the backstepping control method is exploited to keep the structure of the defined formation. The global stability of the formation is investigated using the Lyapunov theorem. Moreover, the designed nonlinear controller suffers from the ineffectual large input commands at the beginning of the formation. To rectify this problem, a fuzzy adaptive algorithm is proposed to improve the backstepping controller and the global stability of the resulting fuzzy adaptive backstepping controller is guaranteed. Considering the rate change of relative distance and bearing in the kinematic model of the leader-follower formation and controller design procedure, makes the formation more practical in dynamic and clutter environments, as well as capable of defining complicated behaviour for followers, and provides crash and obstacle avoidance without switching between different control strategies. Finally, the performance of the proposed kinematics model and designed controllers are investigated through simulations and experimental studies.


翻译:在本文中,根据轨迹跟踪控制策略,考虑对非光力学移动机器人进行时间变化的领导者-追随者形成控制。在时间变化的形成过程中,每个追随者的相对偏重和距离是变量参数,因此,追随者可以在不改变领导机器人的线性速度和角性速度的情况下,采取各种复杂的行为。在提出时间变化的领导者-追随者形成运动模式后,利用后步控制方法来保持定义的形成结构的结构。利用Lyapunov 理论室对全球结构的稳定性进行调查。此外,设计好的非线性控制器在形成之初受到无效果的大型输入指令的影响。为了纠正这一问题,建议采用模糊的适应算法来改进后步控制器的后步和由此产生的模糊性适应后步控制器的全球稳定性。考虑到相对距离的变化以及领导者形成和控制者设计模式的承受力,使得在动态和封闭的环境中形成更加实用。此外,设计好的非线性控制器在形成更加实用,在形成结构形成时,在形成初期受到无效的大型输入命令。为了纠正这一问题,建议,通过模拟研究,在设计复杂的操作者之间进行复杂的操作分析,最后可以改变各种动作行为。

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