裝配圖大學(xué)生方程式賽車設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）（有cad圖+三維圖）

裝配圖大學(xué)生方程式賽車設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）（有cad圖+三維圖）,裝配,大學(xué)生,方程式賽車,設(shè)計(jì),總體,整體,cad,三維 第二代微車的協(xié)調(diào)控制和測(cè)試平臺(tái)傳感策略 摘要：本文介紹了第二代經(jīng)濟(jì)合作控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[C. H. Hsieh等人PROC.Am。會(huì)議在2006年]。原來的汽車通過提高車輛與主板上的范圍進(jìn)行檢測(cè)，有限的電路板計(jì)算，無線通信，同時(shí)保持經(jīng)濟(jì)上的可行性.tankbased平臺(tái)，采用了靈活的毛毛蟲帶驅(qū)動(dòng)器和相同的模塊化傳感和通信組件。我們運(yùn)算后驗(yàn)證，最近提出的合作轉(zhuǎn)向展示出實(shí)際使用的測(cè)試平臺(tái)涉及避障。 Ⅰ介紹 計(jì)算機(jī)仿真，作為一種工具來驗(yàn)證合作控制算法的準(zhǔn)確度一樣好模型反映了現(xiàn)實(shí)世界中的參數(shù)。一個(gè)真正的汽車測(cè)試平臺(tái)是向前邁出的重要一步，以驗(yàn)證算法效益。作為在自主多輛的利益運(yùn)動(dòng)持續(xù)上升，作為一個(gè)寶貴的測(cè)試平臺(tái)仍然學(xué)習(xí)工具觀察理論在現(xiàn)實(shí)世界中行動(dòng)。同時(shí)滿足節(jié)省成本和空間的限制去按照1:1比例多輛測(cè)試平臺(tái)是不切實(shí)際的。即使有一個(gè)按比例縮小的方法，許多測(cè)試平臺(tái)涉及10-50CM大小車輛在室內(nèi)環(huán)境中不能機(jī)動(dòng)。為此，一小型化，經(jīng)濟(jì)的微型車測(cè)試平臺(tái)開發(fā)中，在一個(gè)集成系統(tǒng)中，使用1/64大小的車輛架空相機(jī)定位和板運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。該平臺(tái)展示了一個(gè)多功能的可能性合作測(cè)試平臺(tái)領(lǐng)域具有成本效益的設(shè)計(jì)（所有的材料和計(jì)算成本小于4,000元）。本文描述這個(gè)二代的設(shè)施，其中有第二代許多新的功能，同時(shí)維護(hù)的總體成本和原來的設(shè)計(jì)規(guī)模。第一代車輛基于一個(gè)microsizer的汽車底盤，它具有三個(gè)離散轉(zhuǎn)向狀態(tài)，單速，無板加工，一個(gè)緩慢的雙向無線通信速率（13HZ）。該第二代車輛在30Hz雙向溝通并具備板上處理和船上的范圍進(jìn)行檢測(cè)。兩種不同的底盤設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，一個(gè)基于的基礎(chǔ)上的罐體上車平臺(tái)和一個(gè)第二一只毛毛蟲式驅(qū)動(dòng)器，允許一個(gè)可以忽略不計(jì)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)半徑。硬件分為多個(gè)子模塊，可以用來緩解未來的擴(kuò)展和升級(jí)。更新相機(jī)定位軟件可以更好的對(duì)上面的跟蹤。該路徑規(guī)劃軟件離板根據(jù)不同的應(yīng)用。在本文中我們演示應(yīng)用程序利用動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)[14]法律和累積和算法控制障礙檢測(cè)[19]的啟發(fā)。所有的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃板和單板計(jì)算機(jī)只用于架空相機(jī)信息通信從車輛的傳感器數(shù)據(jù)。我們的新的地面車輛[2-11]類似的功能，同時(shí)保持以每輛車160元的順序，一個(gè)子palmsized上的材料成本底盤。一個(gè)口袋大小的發(fā)射器連接到一臺(tái)筆記本電腦通過串行電纜，從而使得整個(gè)平臺(tái)便攜。在某些情況下，我們也有興趣在實(shí)時(shí)障礙物檢測(cè)板上的紅外傳感器發(fā)揮了的作用。位置跟蹤系統(tǒng)更新率和準(zhǔn)確性得到改善。 本文的結(jié)構(gòu)如下。第II部分中，我們提出了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，跟蹤系統(tǒng)，車輛硬件，局部運(yùn)動(dòng)控制和物理模型。第Ⅲ節(jié)數(shù)學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)車輛。第Ⅳ節(jié)介紹了一套不同的任務(wù)轉(zhuǎn)向控制法。第Ⅴ節(jié)介紹了實(shí)施控制法律的任務(wù)圓以下，分裂和合并的一組，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的一組動(dòng)態(tài)避障。 Ⅱ多微車實(shí)驗(yàn)平臺(tái) A車輛平臺(tái) 圖1為平臺(tái)的系統(tǒng)圖 圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的系統(tǒng)圖 圖2 （左）輪式車和（右）履帶坦克車 圖3輪式車車載系統(tǒng)的示意圖。履帶坦克車系統(tǒng)原理圖與上述相同，除了它具有另外的電機(jī)代替伺服 B.車輛信息 我們?cè)O(shè)計(jì)了兩輛車：一輛汽車和一輛坦克。汽車用了ZipZaps微型遙控特別版轎車，它有21,500 RPM的電機(jī)和12:1傳動(dòng)裝置。它在向前或向后的方向都有后輪驅(qū)動(dòng)。它使用一個(gè)電位轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向控制器提供反饋到測(cè)量?jī)x，該測(cè)量?jī)x。該坦克用了Ecoman R / C微型坦克，它有96:1傳動(dòng)比率，有爬上38 ?坡的能力。它有兩個(gè)電機(jī)，一個(gè)控制左帶，另一個(gè)控制右?guī)АＫ麄兊碾娮酉到y(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是相同的（參見圖3） 。為了便于安裝和靈活性，車輛有四個(gè)主要的硬件模塊，處理H橋電路板（ Megabitty ），一個(gè)上層電路板，一個(gè)底層甲板和車輛底盤。相互通過螺釘和/或套筒標(biāo)簽（參見圖2）連接。這種配置允許未來的擴(kuò)展和升級(jí)。如果需要變成不同的機(jī)箱或不同的車輛，只需更換下層裝甲。此外，通過更換Megabitty還可以提高處理能力。表I顯示與[1]中的第一代汽車相比，新的車輛的物理尺寸。需要注意的是車輛配備遠(yuǎn)距離紅外傳感器比之前長(zhǎng)了1cm并重了2g。 表1 車輛的物理尺寸 圖4 （左）無線通訊模塊。 （右）定位標(biāo)簽樣品 C.車輛硬件 處理板。我們使用預(yù)組裝的處理器板從Junun.org 的Megabitty。它具有8位RISC AVR 16MHz的微處理器和兩路500mA額定H橋。該模塊是略作修改，以適應(yīng)整體的硬件結(jié)構(gòu)。此板坐在上層裝甲上，并通過無線模塊連接到一個(gè)3.3V至5V電平轉(zhuǎn)換器。 上層裝甲上有機(jī)器人的主要組成部分，通信模塊，電源模塊，紅外傳感器和連接器。主電源存儲(chǔ)器是一個(gè)單結(jié)構(gòu)3.7V-740mAh鋰聚合物電池。我們利用升壓穩(wěn)壓器提供5V和3.3V穩(wěn)壓器低壓降，這樣可以保持穩(wěn)定的通信單元和處理器模塊一個(gè)8V電源軌。 下層裝甲。通過板緊螺絲緊固在機(jī)箱上。它承受安裝底盤和上層之間的力。它還為插入的鋰聚電池以及開關(guān)提供了空間。 紅外傳感器是'接近'型GP 2Y0A02YK和夏普的GP 2Y0A21 YK。它們的范圍分別為20到150厘米， 10至80厘米。如果一個(gè)對(duì)象進(jìn)入其有效范圍，輸出電壓為高。手動(dòng)校準(zhǔn)傳感器和細(xì)節(jié)在[12]中進(jìn)行了討論。 無線通信模塊。為了幫助開發(fā)成本，我們選擇了預(yù)組裝Radiotronix提供Wi.232 DTS收發(fā)模塊[ 13 ]作為微控制器和站之間的無線橋接。模塊成本27美元，尺寸為2cm ×2.5厘米，額定電流為16mA 。作為低功耗UART天線串行接口，該模塊可以很容易地與Megabitty和跟蹤計(jì)算機(jī)集成。該模塊工作在902- 928MHz的ISM頻段，具有獨(dú)立的通道來傳輸和接收，從而讓我們實(shí)現(xiàn)了全雙工系統(tǒng)的靈活性。在圖4中示出的無線通信模塊。當(dāng)前的設(shè)置，我們就實(shí)現(xiàn)了最大數(shù)據(jù)速率為57.6千比特/秒，這是足夠30Hz的定位更新。 D.軟件架構(gòu) 軟件體系結(jié)構(gòu)包括一個(gè)低的電平控制層和用戶應(yīng)用層?？刂茖佑伤牟糠纸M成：一個(gè)任務(wù)調(diào)度器，一個(gè)基本的運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)向和速度）控制器，傳感器測(cè)量采集和通信。應(yīng)用軟件可訪問控制層，改變車輛運(yùn)動(dòng)，溝通與跟蹤系統(tǒng)，檢索范圍的傳感器數(shù)據(jù)。 調(diào)度器。一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)調(diào)度器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向的更新速率，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，以及傳感器讀數(shù)。在啟動(dòng)時(shí)，每個(gè)任務(wù)注冊(cè)調(diào)度優(yōu)先級(jí)，更新率，以及一個(gè)回調(diào)函數(shù)。由于調(diào)度程序的主要用途是更新的各種本地控制系統(tǒng)，沒有任務(wù)允許運(yùn)行時(shí)間超過一毫秒的調(diào)度器的分辨率。計(jì)劃任務(wù)不能執(zhí)行任何阻塞調(diào)用，如果該任務(wù)正在等待更多的資源，需要重新安排自己以后再次運(yùn)行。計(jì)劃任務(wù)通過優(yōu)先解決沖突，如果兩個(gè)任務(wù)具有相同的優(yōu)先級(jí)，將按初始登記的順序執(zhí)行。一個(gè)用戶可以預(yù)定任務(wù)，但它具有最低的優(yōu)先級(jí)，可以被任何控制器任務(wù)搶占，以確保車輛正確的操作。 車載基本運(yùn)動(dòng)軟件。轉(zhuǎn)向速電機(jī)由兩個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）通道，通過兩個(gè)H橋控制?？刂齐姍C(jī)速度簡(jiǎn)單地通過改變脈沖寬度控制，而方向盤控制需要任務(wù)調(diào)度中的閉環(huán)反饋控制。電位器的模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC ）的模擬電壓饋送微處理器。任務(wù)調(diào)度允許ADC的調(diào)用為其他的工作釋放處理時(shí)間，同時(shí)等待完成轉(zhuǎn)換。返回的ADC值送入經(jīng)典的比例微分控制器工作在250Hz。轉(zhuǎn)向角有51°，最左邊為50°，中心為25°和右側(cè)為0°，精確度為1°。25°偏移的建立時(shí)間是0.18秒。 圖5示出轉(zhuǎn)向控制器的性能。 坦克的基本運(yùn)動(dòng)軟件。坦克獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)兩個(gè)皮帶，導(dǎo)致在向前和向后移動(dòng)中可以任意半徑的轉(zhuǎn)彎。在實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)可以簡(jiǎn)單以直線運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)彎構(gòu)建路徑。狀態(tài)機(jī)是負(fù)責(zé)兩個(gè)演習(xí)的執(zhí)行順序。速度和航向?yàn)檩斎雲(yún)?shù)。我們假設(shè)方向的優(yōu)先級(jí)比速度的更高。完整的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)序列如表二中所述。直線和轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)動(dòng)依靠航向角反饋跟蹤系統(tǒng)。我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的比例微分反饋控制計(jì)劃使坦克在穩(wěn)定的方向上前進(jìn)。注意，左側(cè)和右側(cè)的驅(qū)動(dòng)程序是不相同的，一些電氣和機(jī)械的差異存在。一個(gè)比例閉環(huán)控制器改變左，右驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，以保持直線運(yùn)動(dòng)。 紅外傳感器測(cè)量采集。紅外傳感器采用另一個(gè)ADC通道，以提供的瞬時(shí)數(shù)字化測(cè)量。執(zhí)行率在任務(wù)調(diào)度時(shí)被指定，通常在為25Hz 。各種過濾器可以編碼，以適應(yīng)應(yīng)用需求。對(duì)于本文中所描述的應(yīng)用程序中，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)障礙物檢測(cè)（見下文）的累積求和算法。另一個(gè)應(yīng)用程序，動(dòng)態(tài)可見性[12]，使用一個(gè)ENO計(jì)劃范圍傳感器所獲得的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法。 通信軟件。車輛的跟蹤數(shù)據(jù)堆疊在一起，并通過串行端口作為一個(gè)包發(fā)送。跟蹤數(shù)據(jù)的接收是中斷驅(qū)動(dòng)。接收整個(gè)包時(shí)，車輛可以提取其自己的和其他車輛的跟蹤信息。我們利用Windows API來跟蹤計(jì)算機(jī)上的串行端口接口。 E.跟蹤系統(tǒng) 車輛的跟蹤通過對(duì)兩個(gè)開銷相機(jī)的圖像分析完成。物理設(shè)置與[1]中相同。辨識(shí)汽車使用的標(biāo)記被放大了15％，標(biāo)記的位已被從線條更改為方格以免誤認(rèn)。圖4 （右）顯示了一個(gè)新型車輛的標(biāo)簽圖案示例。 此外，跟蹤算法的性能通過閾值處理，分辨那些由汽車標(biāo)簽形成的圖像的輪廓，得到增強(qiáng)。具體而言，建立一個(gè)邊界矩形使得它封閉了一個(gè)輪廓，而不必與圖像平行，而不是圍繞每一輪廓建立最小面積的矩形（矩形的兩面平行于圖像平面）。由此，可以限制矩形的長(zhǎng)度和寬度，而不是它的面積，前者提供了更具有識(shí)別力的判別過程。 修訂后的視頻跟蹤算法達(dá)到最大航向誤差3 ?，而老算法最大的誤差為9 ?，而且還保持平均為1個(gè)像素的位置誤差。此外，如果沒有噪聲或閉塞（即用于清潔圖像輸入文件）的存在下，車輛被誤判的概率降低。 圖6 。開環(huán)測(cè)試車輛的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1-2） 。星星代表在測(cè)試平臺(tái)上的汽車的運(yùn)動(dòng)，而圓點(diǎn)代表一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬的議案 III 。車輛運(yùn)動(dòng)模型 A. 簡(jiǎn)單的汽車模型 以下方程組，改編自[1 ] ，汽車運(yùn)動(dòng)的模型 其中x和y均代表實(shí)驗(yàn)室參考系中的車輛的位置坐標(biāo)，v為車速（正，如果前進(jìn)和倒退如果負(fù)） ， θ表示車輛的角度標(biāo)題中，M是車輛質(zhì)量，F(xiàn)為在車輛的最大驅(qū)動(dòng)力，β是與地面的摩擦系數(shù)。參數(shù)LCAR是汽車的長(zhǎng)度。輸入控制參數(shù)Q1 ∈ { -255 ，255 }對(duì)應(yīng)的實(shí)力油門， 255 -255是全面落后，全面推進(jìn)， q1max = | Q1 | 。該參數(shù)Q2 ∈{ 0，50 }表示的51種可能的車輪的轉(zhuǎn)向角。圖6比較車輛運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試平臺(tái)上的物理實(shí)現(xiàn)的命令。在這里， F = 631.8 ×M cm/sec2 whereM是車輛質(zhì)量。 LCAR是從前輪后輪和β = 3.0米/秒的長(zhǎng)度。 B.差分驅(qū)動(dòng)器模型 我們適應(yīng)模型[18 ]為坦克制定一階系統(tǒng)： ωL和ωr是左，右履帶的角速度（弧度/秒）， r是與坦克帶具有相同的履帶周長(zhǎng)的圓的半徑， Ltank是坦克的寬度減去一條履帶的寬度。實(shí)踐中，我們只有當(dāng)dx / dt = dy / dt = 0時(shí)限制坦克的議案的d / dt > 0?？紤]這個(gè)限制：|ωL| = 3.3357ωc/255 - 0.9656 ，其中： ωC ∈ {0 ，160 }是左側(cè)皮帶的控制參數(shù)。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)， ωL = - | ωL | = - ωR 。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)ωR = - | ωR | = - ωL 。當(dāng)向前（向后） ， ωL = ±| ωL | = ωR 。 四。合作轉(zhuǎn)向控制法 A.基本理論 我們考慮最近一次的Frenet - Serret基于幀合作轉(zhuǎn)向控制算法中存在的障礙，由于摩根和施瓦茨[14]，來源于Justh和 Krishnaprasad原創(chuàng)作品的靈感[15] 。微曲線Z（ S） ∈ IR2弧長(zhǎng)參數(shù)化描述的車輛的運(yùn)動(dòng)。設(shè)x表示從車輛的位置，在切線向量dz/ds方向的和y=x⊥相對(duì)于x的正方向。每個(gè)車輛的運(yùn)動(dòng)模擬 其中k是該車輛指數(shù)。車輛以單位速度移動(dòng)和第k個(gè)車輛路徑的曲率為標(biāo)量uk?？刂坡赏ㄟ^動(dòng)態(tài)改變英國創(chuàng)建車輛兩兩之間的相互作用指定。定uk=,其中 有，η =η (|r|), μ = μ (|r|), α = α (|r|)是制定函數(shù) 式子使車輛垂直于他們的共同的基準(zhǔn)線。隱函數(shù)f（|rjk|）調(diào)節(jié)車輛車輛之間的間距，式子μxj · YK使車輛轉(zhuǎn)到一個(gè)共同的方向。這種控制法需要的位置信息內(nèi)的其他代理（如下文所述）的鄰域。 局部耦合和領(lǐng)導(dǎo)跟隨的控制法 本地連接表現(xiàn)為限制每輛車的車輛周圍，附近的可視距離范圍。任何兩個(gè)車輛內(nèi)指定的彼此的距離以確保群集。本地連接控制律為： 其中ujk同（7），并有 由于代理這樣的局部耦合有利于大量的通信步驟的可擴(kuò)展性。 一個(gè)指定的領(lǐng)導(dǎo)者車輛駕駛一群在一個(gè)特定的方向。其余的車輛（追隨者車輛）遵循相應(yīng)的，通過使用本地耦合控制法，追隨者和領(lǐng)導(dǎo)的車輛之間具有較強(qiáng)的的耦合。 其中LC是一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者的耦合常數(shù)，l （k）是第k車輛最接近的領(lǐng)導(dǎo)車輛的索引。領(lǐng)導(dǎo)者車輛的控制律依賴于特定的應(yīng)用。 （12） UGK是全球控制律和UL k是局部控制法。如果有m個(gè)領(lǐng)導(dǎo)車輛，， n – m跟隨代理同倫的控制法為 其中UJK在方程（7）中已經(jīng)給出。LC 1是一個(gè)反映領(lǐng)袖對(duì)追隨者吸引強(qiáng)烈的耦合常數(shù)。領(lǐng)導(dǎo)代理同倫控制規(guī)律如下： 當(dāng)存在一個(gè)以上的領(lǐng)導(dǎo)，本地連接可以利用分開成兩個(gè)子群群，作為領(lǐng)導(dǎo)車輛驅(qū)動(dòng)器在不同的方向和跟隨車輛按照其各自的最接近的領(lǐng)導(dǎo)。下一節(jié)在測(cè)試平臺(tái)上證明了這樣一個(gè)例子。 D. 求目標(biāo) 要靠近一個(gè)指定的目標(biāo)，第k車輛使用 其中， rk為從第k個(gè)代理的位置到目標(biāo)矢量，γ是加權(quán)常數(shù)。只有第一項(xiàng)涉及的車輛之間的相互作用，以避免碰撞。第二項(xiàng)指示每輛車走向目標(biāo)。這種控制法不保證蜂擁，但如果代理商開始在群取向，它很可能是他們呆在一起。 E.避免屏障 考慮一個(gè)固定凸對(duì)象在平面中，這是指由一組m個(gè)點(diǎn)的雙向∈ IR2的外部。平均勢(shì)壘的方向矢量的計(jì)算方法為 其中，c （ · ）是零以外的指定半徑的切斷功能的一個(gè)步驟。避免屏障的控制律，然后將式子x代入控制規(guī)律（10）。這個(gè)長(zhǎng)期定位車輛垂直于VK，這個(gè)標(biāo)志引導(dǎo)車輛遠(yuǎn)離平均勢(shì)壘方向。 五，執(zhí)行 在本節(jié)中，基于上述控制規(guī)律，我們考慮了幾種路徑規(guī)劃戰(zhàn)略。至目前為止仍未有許多已發(fā)表的實(shí)驗(yàn)研究，使用這一類的控制律。我們提到一篇相關(guān)的論文[16] ，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于曲率轉(zhuǎn)向墻壁邊界控制律，并演示了一個(gè)單一的代理。配套文件[17]我們開發(fā)了控制律運(yùn)動(dòng)偽裝使用我們的新測(cè)試平臺(tái)的框架[15 ]實(shí)施。在下面的例子中，我們考慮兩種單代理和多智能體任務(wù)，包括那些依靠的范圍內(nèi)傳感器來確定回避的障礙。 轉(zhuǎn)向角 要描述uk與汽車的期望轉(zhuǎn)向角Φk的曲率控制 ，我們使用公式ρ = LCAR /tan φK [ 18 ] ，其中ρ是汽車的轉(zhuǎn)彎半徑。因此，一輛汽車的轉(zhuǎn)向角可以計(jì)算為： LCAR測(cè)量到4厘米。轉(zhuǎn)向規(guī)律假定汽車擁有單位速度，因此，我們擴(kuò)展LCAR根據(jù)實(shí)際車速。 基本圈跟蹤的實(shí)現(xiàn) 這個(gè)例子是在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上圍繞一個(gè)特定點(diǎn)半徑已知的遠(yuǎn)的汽車。我們使用兩輛車的模型，在該模型中，一輛車固定在圓的中心。我們?cè)O(shè)定μ = 0， α = η = 1時(shí)，r0等于圓的半徑r且| R |等于從汽車到圓心的距離?；究刂品ㄗ兂桑? 其中，r = R2 -R1的汽車之間的距離。圖7給出了基本圓跟蹤控制規(guī)律在測(cè)試臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)。同一個(gè)汽車隨R的變化有如下三個(gè)不同的圓形路徑序列，達(dá)到一個(gè)特定的方向。 同倫控制法的實(shí)現(xiàn) 由于測(cè)試平臺(tái)的物理尺寸的限制，上面所討論的同倫控制律修改的序列的三個(gè)階段。在第一階段，指定兩個(gè)領(lǐng)導(dǎo)，轉(zhuǎn)向程序uleader K（ λ = 0） 在精簡(jiǎn)通用控制方程（7）后得到的控制法方程（14）給出的。定期的全球控制的法律，在這種情況下只包括領(lǐng)導(dǎo)人。依照控制規(guī)律（13）中的ufollower K（ λ = 0）定義四個(gè)追隨者。在第二階段，領(lǐng)導(dǎo)切換到uleader k （ λ = 1 ） 圖7。同一輛汽車的路徑軌跡（實(shí)線），依次是同心圓（虛線）的半徑為65.5厘米， 41.7厘米，28.3厘米時(shí)的軌跡。 其中， SK是一個(gè)明確的非交互式控制法，使領(lǐng)導(dǎo)彼此遠(yuǎn)離?？刂坡傻淖冯S保持不變，兩個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)導(dǎo)人的帶領(lǐng)下蜂擁造成傳播。在第3階段，全局控制法方程（7）領(lǐng)導(dǎo)人之間的恢復(fù)，造成兩群合并一起回來。注意控制律（ 7）沒有定義群的方向，方向是任意的，組重新合并的結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致在合并后的總方向不同，如圖8所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。 D. 目標(biāo)追求的實(shí)施，動(dòng)態(tài)障礙檢測(cè)和避免 我們結(jié)合目標(biāo)尋求[IV- D] ，避免壘[ IV -E和累積和算法[19 ]障礙物檢測(cè)動(dòng)態(tài)生成路徑。一個(gè)（ W23 × L6 × H13）厘米的盒子沿朝著一個(gè)共同的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的四輛汽車的路徑放置。所有的汽車有盒子的尺寸和方向的先驗(yàn)知識(shí)，但它的位置不知道。盒子的最寬的表面垂直于汽車的初始方向。我們指定兩個(gè)前車作為觀察員。他們用車上遠(yuǎn)距離紅外線傳感器估計(jì)盒位置。一旦定位障礙物，數(shù)據(jù)被發(fā)送到計(jì)算站，產(chǎn)生一個(gè)虛擬屏障。此信息被分配到所有四個(gè)汽車。虛擬屏障的結(jié)構(gòu)如下：pi為第i個(gè)觀察者檢測(cè)到的障礙物上的點(diǎn)。接著靠著群在（ P1 + P2） / 2的位置，根據(jù)壁障側(cè)面的中心構(gòu)造一個(gè)長(zhǎng)（2Lobstacle- |P1 - P2 |）、寬2Wobstacle的矩形。由于我們只有兩個(gè)措施障礙物的距離，通過擴(kuò)展障礙，以確保避免碰撞。當(dāng)車以一定距離通過從障礙時(shí)，減少阻擋項(xiàng)的權(quán)重，以避免經(jīng)過障礙物后路徑交叉和車的碰撞。圖9示出的執(zhí)行情況的運(yùn)動(dòng)軌跡和快照。 圖8 前四個(gè)圖像為測(cè)試平臺(tái)中六輛汽車執(zhí)行V-C部分中所述方案的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。中間圖為軌跡。圓點(diǎn)為領(lǐng)導(dǎo)位置；三角點(diǎn)為追隨者的位置。下面的圖為第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)跟隨上層領(lǐng)導(dǎo)和三個(gè)跟隨下層的領(lǐng)導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。在第二次運(yùn)行時(shí)，該組在合并后的總方向是不同的，跟蹤信息用像素域解釋，相應(yīng)的參數(shù)=== 1,每一個(gè)代理的= 600，領(lǐng)導(dǎo)R0 = 50和跟隨車輛的r0 = 40 ， LC = 20。 累計(jì)和障礙物檢測(cè)算法。隨著觀察者的接近障礙物，傳感器讀數(shù)增加背景噪聲電平指示的對(duì)象的存在。圖10顯示了原始傳感器讀數(shù)一個(gè)例子。要過濾的信號(hào)，我們使用特定版本一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的累積和算法[19] [20]。讓Xn表示原始傳感器信號(hào)在時(shí)間n級(jí)和μ表示沒有任何障礙存在的背景噪聲平均值。定義Zn= Xn -μ- c，其中c是由于障礙物的預(yù)期變化的一小部分傳感器讀數(shù)。接下來，定義Wn = （0，Zn + Wn -1） 。計(jì)算值Wn中應(yīng)保持在零附近，直到狀態(tài)發(fā)生變化，在這一點(diǎn)上它上升。在圖10中顯示了一個(gè)示例。一旦Wn中通過一個(gè)指定的閾值（大到足以避免誤報(bào)有很高的幾率），表示對(duì)象被檢測(cè)。使用汽車底盤，全油門的1/5 ，我們測(cè)試了不同的c值從150到400不等的累積和算法。結(jié)果在多個(gè)試驗(yàn)可以再現(xiàn)。這些價(jià)值在于密切的線性擬合，因此為了最好的效果，我們?cè)趯?shí)踐中使用c = 200，。 圖9。目標(biāo)尋求和避免障礙。前四個(gè)圖顯示同一個(gè)方案在不同的時(shí)間的示范快照。時(shí)間順序?yàn)椋瑥淖笊戏降接蚁路?。底部的圖顯示汽車汽車通過實(shí)際障礙（暗）和根據(jù)觀察員的范圍傳感器計(jì)算的較大的虛擬屏障（亮）的軌跡。在實(shí)施中，跟蹤信息用像素域解釋，為尋求長(zhǎng)期目標(biāo)，相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置為 = 1, = 25, = 60，= 100。避障加權(quán)常數(shù)是85和通過屏障后從180變?yōu)榈? 。 六。結(jié)論 圖10。累積和算法在同一輛汽車接近障礙的傳感器數(shù)據(jù)的應(yīng)用。原始數(shù)據(jù)和累計(jì)（左上），選擇不同的C時(shí)的累加和（右上），樣車?yán)美鄯e和傳感器輸出避障的路徑（下）。 第二代測(cè)試平臺(tái)是在第一個(gè)版本的一個(gè)顯著的改良 ，加入了板載處理和檢測(cè)，提高通信速率，車輛多樣性和可擴(kuò)展性。所有的升級(jí)，同時(shí)保持原來的測(cè)試平臺(tái)的低成本和微觀尺度的特征來實(shí)現(xiàn)的。兩種不同車輛平臺(tái)的實(shí)用性，可以更廣泛的研究，協(xié)同控制。在本文中，我們驗(yàn)證的幾個(gè)動(dòng)態(tài)多代理一些修改算法與硬件架構(gòu)的協(xié)同控制的規(guī)律效力。 致謝 我們感謝亞歷山大 夫斯基對(duì)累積和算法路徑規(guī)劃算法的有用的意見和戴夫·摩根的建議。這項(xiàng)研究是支持由ARO穆里補(bǔ)助50363 - MA - MUR ONR授予號(hào)N000140610059 ， ARO授予號(hào)W911NF -05-1 -0112 。此外， AJ和VV支持由美國國家科學(xué)基金會(huì)的研究培訓(xùn)小組津貼DMS - 0601395 參考文獻(xiàn) [1] C.H.Hsieh ， Y.莊， Y.黃， K. 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