中型組足球機(jī)器人顯式合作的無線網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)控制和最優(yōu)估計算法.pdf

1、近年來隨著機(jī)器人視覺技術(shù)、智能控制技術(shù)和信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人足球世界杯(RoboCup)中的中型組足球機(jī)器人競賽水平有了較大的提高。中型組足球機(jī)器人競賽追求的是機(jī)器人足球隊的整體高效協(xié)作性能，需要多個機(jī)器人之間默契地配合，才能贏得競賽。因此，在競賽中需要足球機(jī)器人之間保持實時準(zhǔn)確的通信。由于中型組競賽規(guī)則要求足球機(jī)器人之間必須采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，然而受無線網(wǎng)絡(luò)自身特性的影響，機(jī)器人間交互的信息在傳輸過程中可能會延遲、失真甚至

2、丟包，為了提高足球機(jī)器人配合的效率，需要確保足球機(jī)器人間交互的信息能實時、準(zhǔn)確地到達(dá)接收信息的機(jī)器人。文中主要做了以下方面工作：
　　首先，介紹了中型組足球機(jī)器人競賽規(guī)則，闡述了研究足球機(jī)器人無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的必要性；給出了足球機(jī)器人常用的幾種無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，從中型組競賽的實際需求出發(fā)，合理地選定了足球機(jī)器人使用的無線網(wǎng)絡(luò)；討論了足球機(jī)器人的無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中存在的主要問題，并選擇了中型組足球機(jī)器人無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中節(jié)點的驅(qū)動方式。

3、
　　其次，描述了中型組足球機(jī)器人競賽過程中機(jī)器人顯式合作的具體場景；基于此情景，再考慮無線網(wǎng)絡(luò)給機(jī)器人之間通信可能帶來的時延、丟包問題，以及系統(tǒng)狀態(tài)量測時的野值干擾因素，建立了中型組足球機(jī)器人顯式合作的無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型；對于系統(tǒng)中狀態(tài)量測時存在的野值干擾，通過采用改進(jìn)的卡爾曼濾波，結(jié)合隨機(jī)最優(yōu)控制，給出了一種抗野值的隨機(jī)最優(yōu)控制算法，使得中型組足球機(jī)器人之間能夠更好地協(xié)作，有效地降低了野值影響，并進(jìn)行了仿真驗證。
　　

4、再次，考慮到給出的抗野值隨機(jī)最優(yōu)控制算法只能較好地處理野值和網(wǎng)絡(luò)時延問題，所采用的零階保持器對丟包不能實現(xiàn)較理想的補(bǔ)償，所以對于足球機(jī)器人間信息傳輸?shù)膩G包問題，應(yīng)用了一種實時排隊結(jié)構(gòu)，以實時排隊結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，設(shè)計了最優(yōu)估計丟包補(bǔ)償器，較好地補(bǔ)償了足球機(jī)器人通信中無線網(wǎng)絡(luò)帶來的丟包問題，運(yùn)用仿真驗證了該算法。并將本文最終的算法分別與動態(tài)矩陣控制及預(yù)測控制算法進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果表明了本文算法具有良好的控制作用。
　　最后，對本文所做的