多智能体系统的协同群集运动控制
《多智能体系统的协同群集运动控制》以多智能体系统协同群集运动控制为主线，首先介绍了图论和控制器设计所用到的基础理论知识；其次，分别从拓扑结构的边保持和代数连通度两个角度介绍了连通性保持条件下的协同群集运动控制协议设计方法；进而，针对典型的轮式移动机器人非完整约束模型介绍了连通性保持条件下的协同控制策略，为简化系统复杂拓扑结构，还介绍了基于骨干网络提取的协同群集运动控制策略；书中将个体动态模型提升到高阶非线性系统模型，介绍了高阶非线性系统协同控制协议设计方法；最后，针对多智能体系统非合作行为检测与隔离进行了详细介绍，并提出了相关算法。内容简介本书以多智能体系统协同群集运动控制为主线,首先介绍了图论和控制器设计所用到的基础理论知识;其次,分别从拓扑结构的边保持和代数连通度两个角度介绍了连通性保持条件下的协同群集运动控制协议设计方法;进而,针对典型的轮式移动机器人非完整约束模型介绍了连通性保持条件下的协同控制策略,为简化系统复杂拓扑结构,还介绍了基于骨干网络提取的协同群集运动控制策略;书中将个体动态模型提升到高阶非线性系统模型,介绍了高阶非线性系统协同控制协议设计方法;最后,针对多智能体系统非合作行为检测与隔离进行了详细介绍,并提出了相关算法。本书可作为系统与控制及其相关研究领域的科研工作者、工程技术人员、高等院校师生的参考书,也可作为研究生和高年级本科生的教科书。图书在版编目(CIP)数据多智能体系统的协同群集运动控制/陈杰,方浩,辛斌著.一北京:科学出版社,2017(系统与控制丛书)ISBN978-7-03-051165-2L.①多…Ⅱ.①陈…②方…③辛…Ⅲ.①人工智能-研究Ⅳ.①TP18中国版本图书馆CP数据核字(2016)第310934号责任编辑:杨向萍裴育纪四稳/责任校对:桂伟利责任印制:张倩/封面设计:蓝正舞学出服出版北京东黄城根北街16号邮政编码:100717http://www.sciencep.com京通州皇家印刷厂印刷科学出版社发行各地新华书店经销2017年1月第一版开本:720×10001/162017年1月第一次印刷印张:1414字数:268000定价:95.00元(如有印装质量问题,我社负责调换)《系统与控制丛书》编委会主编:郭雷中国科学院数学与系统科学研究院副主编:陈杰北京理工大学编委:洪奕光中国科学院数学与系统科学研究院黄捷Chinese University of Hong Kong姜钟平Polytechnic Institute of New YorkUniversity USAFrank lewisUniversity of Texas at Arlington, USA林宗利University of Virginia, USA申铁龙Sophia University, Japan谈自忠Washington University, USA谢立华Nanyang Technological UniversitySingapore殷刚Wayne State University, USA张纪峰中国科学院数学与系统科学研究院周东华清华大学编者的话我们生活在一个科学技术飞速发展的信息时代,诸如宇宙飞船、机器人、因特网、智能机器及汽车制造等高新技术对自动化提出了更高的要求。系统与控制理论也因此面临着更大的挑战。它必须能够为设计高水平的物理或信息系统提供原理和方法,使得设计出的系统能感知并自动适应快速变化的环境。为帮助系统控制专业的专家、工程师以及青年学生迎接这些挑战,科学出版社和中国自动化学会控制理论专业委员会合作,设立了《系统与控制丛书》的出版项目。本丛书分中、英文两个系列,目的是出版一些具有创新思想的高质量著作,内容既可以是新的研究方向,也可以是至今仍然活跃的传统方向。研究生是本丛书的主要读者群,因此,我们强调内容的可读性和表述的清晰。我们希望丛书能达到这些目的,为此,期盼着大家的支持和奉献!《系统与控制丛书》编委会2007年4月1日序言自20世纪50年代以来,控制科学不断发展,诞生了诸如最优控制、鲁棒控制、非线性控制等众多研究方向以及大量的科研成果,极大地推动了第三次工业革命的发展。但近年来,由于控制对象规模呈爆炸式增长、信息化社会生成海量数据,系统与控制科学作为一门面向应用的学科正面临着许多重大挑战;同时,计算机科学以及人工智能的兴起也为系统与控制科学的发展带来了新的机遇和启示。受到自然界广泛存在的生物种群有序运动现象的启发,多智能体的研究开始受到广大学者的关注。70年代末期,智能体概念初现,主要研究如何通过协作方式分布式求解问题。90年代,多智能体系统涌现出自主性、社会能力、反应性等特性,使多智能体协同成为控制领域的研究热点。目前,多智能体协同已经应用于智能机器人交通控制、柔性制造、网络自动化和作战智能体模型等领域。毫无疑问,未来几年多智能体协同仍将吸引更多学者的广泛关注,继续在系统与控制科学的发展中扮演十分重要的角色。多智能体协同控制所要解决的根本问题在于如何设计合理的控制协议来协调多个个体统一完成任务,这与传统基于单一对象的控制理论有很大的区别。陈杰教授团队对此进行了大量的研究工作,并取得了很好的研究成果。该书以多智能体系统协同群集运动控制为主线,结合作者在该领域多年的研究积累及国内外最新的研究成果,给出了基于代数连通度估计、基于骨干网络等多种分布式群集运动控制方法,同时考虑了系统连通性保持、模型参数不确定性、多任务约束等诸多限制条件,扩展了相应成果的应用范围。全书内容丰富,论述深入浅出,既有严谨的理论推导与证明,又有数值仿真与实物实验验证,是一本难得的介绍控制理论在多智能体协同控制方面最新研究进展的学术专著。当前世界正在发生着深刻的变革,以互联网产业化、工业智能化、工业一体化为代表的第四次工业革命正悄然到来。该书所研究的内容顺应了当前工业发展的潮流,在民用、军用等领域有着广阔的应用前景,也非常适合相关领域的学者和工程技术人员参考阅读。序言我相信,该书的出版能够对多智能体协同控制领域的研究发展有所帮助,也希望作者能够在该方向上持续研究,取得更多的高水平研究成果。郑列了西安交通大学教授中国自动化学会理事长中国工程院院士2016年12月前言智能体的概念来源于分布式人工智能的思想,通常而言,可以把智能体定义为用来完成某类任务,能作用于自身和环境、有生命周期的一个物理的或抽象的计算实体。智能体的特点是具有自主性、局部通信/感知能力、分布式协作能力、任务分解能力、自适应性和推理能力。而多智能体系统是由多个智能体组成的具有松散耦合结构的,并且通过系统中智能体之间以及智能体与环境之间的通信、协商和协作来共同完成单个智能体( Agent)因能力、知识或资源上的不足而无法解决的问题的系统。多智能体系统通过相互协作,可以完成超出它们各自能力范围的任务,使得系统整体能力大于个体能力之和。鲁棒性、分散性、自组织性是多智能体系统动态行为的基本特征。多智能体协同控制是目前控制科学研究领域的一个热点课题在许多国际期刊及会议中,每年均有大量关于多智能体系统的研究文章出现。多智能体系统由个体的动态模型、通信网络拓扑、分布式控制律(或者协议/规则)三个基本要素构成。本书以多智能体系统协同群集运动控制为主线,围绕上述三个基本要素,首先介绍图论和控制器设计所用到的基础性理论等背景知识;其次面向典型应用,考虑实际约東条件,分别从拓扑结构的边保持和代数连通度两个角度介绍通信连通性保持条件下的协同群集运动控制协议设计方法;进而,从个体动态模型和拓扑结构模型两方面继续深入,针对典型的轮式移动机器人非完整约束模型介绍连通性保持条件下的协同控制策略,为简化系统拓扑结构对控制器设计的影响,介绍基于骨干网络提取的协同群集运动控制策略;书中还将个体动态模型由简单的一阶、二阶线性模型提升到高阶非线性系统模型,介绍高阶非线性系统协同控制协议设计方法;最后针对多智能体系统非合作行为检测与隔离进行详细介绍,并提出相关算法。本书内容自成体系,旨在向读者详细介绍多智能体系统协同群集运动控制的基础理论和最新研究成果本书由11个章节构成。第1章为基础知识部分,首先对多智能体群集运动控制、一致性控制以及非合作行为检测与补偿进行全面的综述,其次介绍在理论推导过程中所用到的代数图论的基础理论知识。第2章介绍在无法获取动态领航者智能体的加速度信息的条件下,进行连通性保持的有界群集运动控制方法。第3章从前言全局连通性的角度,介绍基于代数连通度分布式估计的连通性保持控制方法。第4章针对非完整约束轮式机器人,介绍连通性保持下的多移动机器人群集控制。第5章介绍层次型骨干网络的建立方法,以及基于骨干网络提取的协同避障运动控制方法。第6章针对参数不确定的高阶非线性多智能体系统,设计分布式控制器实现系统的一致性。第7章针对 Brunovsky型高阶非线性多智能体系统,设计分布式一致性控制器。第8章针对高阶非线性多智能体系统,设计自适应鲁棒一致性控制器,并对控制器性能进行分析。第9章在多任务约束下,设计多智能体一致性控制器。第10章介绍一阶多智能体系统的非合作行为检测、隔离与修复算法。第11章介绍基于邻居相关状态的多智能体非合作行为检测与隔离算法。感谢中国自动化学会控制理论专业委员会、《系统与控制丛书》编委会对本书出版的大力支持。本书得到了国家杰出青年科学基金项目(60925011)、国家自然科学基金创新研究群体项目(61321002、61621063)、国家自然科学基金重大国际合作研究项目(61120106010)、国家自然科学基金项目(61573062、61304215、61673058)、北京市优秀博士学位论文指导教师科技项目(20131000704)的资助,在此表示衷心的感谢。同时,还要感谢本领域相关同行学者在本书撰写过程中给予的热心支持,以及毛昱天、黄捷、杨庆凯、李俨、尉越、卢少磊、吴楚、王雪源、商成思、开昰雄、罗明等同学对本书出版给予的大力帮助。由于作者水平有限,书中疏漏和不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。作者2016年11月目录编者的话序言前言第1章绪论··················.······1.1多智能体分布式群集运动控制12多智能体一致性控制概述51.2.1低阶积分器多智能体一致性……1.2.2高阶线性多智能体一致性…111.2.3高阶非线性多智能体一致性1713多智能体非合作行为检测与补偿概述2114代数图论背景知识…………26第2章连通性保持条件下多智能体系统群集运动控制3121研究背景3122问题描述312.3领航跟随群集运动控制律∴……………………………·3224稳定性分析……………3425仿真和实验372.51数值仿真37252实物实验,,,,·,,,,,………………402.6结论………………43第3章基于代数连通度估计的多智能体系统群集运动控制·4431研究背景443.2问题描述…………………………………………443.3控制律设计∴………………4634入2的分布式估计473.5稳定性分析52
- 2020-12-11下载
- 积分：1
STM32移植到GD32的注意事项
GD32的性价比和稳定性都很高。我更喜欢用GD32.。但不是100%兼容的。需要注意一些细节。2.内部 Flash1)芯片设置读保护用法描述由于GD的Fash是自己的专利技术,STM的Fash是第三方提供的,所以GD的 Flash和STM的Fash有些许差异。GD的擦除时间会长一点解决方法在写完KEY序列以后,需要读该位,确认key已生效。所以,这里应该插入While(! (FLASH->CR &0x200);//Wait OPTWRE或可简单插入两个NOPNOPONOPO在ST库中,只有FLASH Status FLaSH Erase Option Bytes(void)FLaSH Status FlaSH ProgramOption Byte Data(uint32 t Address, uint8 t DataFLASH Status FLASH_ Enable WriteProtectionuint32 t FLASH PagesFLASH Status FLASH ReadOutProtection (Functional State New State)四个函数需要修改。2)IAP在应用中编程描述GD32由于有fash的0访问时序,同SM32在Fash的Ease和 Program上存在差别,GD32的 Erase和 Program时间比STM32的稍微长些建议对 Erase和 Progran时间进行修改解决方法将宏定义井 define erase timeout(luint32 t)OX000B000O)#define ProgramTimeout(uint32_t)ox00002000修改为:#define erasetimeout((uint32_t)OX00OFFFFF#define ProgramTimeout(uint32 t)OxOOOOFFFF备注: Erase和 Program时间宏定义在stm3210 x flash. c源文件中路径: braiesSTM32F10 x Std Periph Driversr)3)用IAR下载配置解决方法在批量牛产的时候首先会烧写一个USB的boot,这个boot自动运行后在由上位机软件进行烧写应用程序。如果boot程序不能自动运行则需要重新插拔次电源。给生产造成一些麻烦。产生不能自动运行程序的原因是如果程序设置读保护的话需要等待 FLASH CR的第9[ OPTWRE]位为1.如果没有置位的话继续执行就会出错。由」ST的执行速度慢,程序执行到读 FLASH CR寄存器的时候该位已经置1,GD的执行速度比较快,程序运行到这的时候该位还没置1,因此需要在 FLASH ReadOut Protection函数里面添加一些轮询该位为1或者加延时3.ISP烧写软件1)ISP烧写,建议使用官方烧写软件性述芯片内部同有区别解决方法建以到下载最新版本的另外也有专门的烧写软件(可以到论坛下毂如果使用自制的软件或脱机编程器,实现和完全兼容,建议修改以下参数。页擦除等待超时时间增加至整片擦除等待超时时间增加至左右字编程等待超时时间增加至,臾编程等笭超时时间增加至I/0日1)I0口外部中断使用方法措述在关闭期间,如果外部引脚有电平的变化,在使用MR打开中断后会马上进入中断服务程序。理论是打开中断前,不管管脚是否有电平的变化,都不会影响到打开后的中断响应。解决方法所以解决方法就是通过禁用上升沿或者下降沿检测寄存器来开关中断,不能使用IMR屏蔽奇存器。程序如下关闭沿检测,以达到关闭中断的目的,下降沿使用寄存器,上升沿使用寄存器2)在待机模式,PA8引脚特殊设置描述在使用低功耗的情况下,PA8会被MCU在内部被设置为地PA8复用为MU内部频率输出,超低功耗设时需要悬空解决方法在待机模式,PA8悬空不用3)低功耗下必须注意描述在使用低功耗情况下,把软件全部端口(AF)时钟关掉,无论是否有该端凵。4)当有脉冲群冲击管脚摧述需要在在进入中断后关闭中断4.定时器1)定时器输入捕获模式需要软件清中断描述sTM定吋时器输入捕获模式默认能硬件清中断,GD为了更加严格要求配置,需要做软件清中断解决方法软件清除标志位2)定时器向上脉冲计数模式设置述定时器的用法差异解决方法脉冲计数模式下,装载值必须设置为比预期值大,否则不计数在ST上如果重载值不设置(初始为0)的时候,CNT可以正常计数。在GD上如果重载值不设置保持初始为0的时候,会因为重载值为零,即便是来一个脉冲也会导致所有的寄存器复位从而不能正常计数。型号GD32F1系列MCUF|ah256B8及以上的型号)3)TIM、ADC模块描述Tmer、ADC模块的触发信号宽度要求解决方法|由于内部有高速和低速两条外围总线,Tmer、ADC模块和其他外设共同使用这两个总线。GD32F103/101系列Fash128KB及以下的型号, Timer、ADC等模块识別触发信号的条件是触发信号宽度大于模块所在总线的时钟宽度5.串口 USART1) USART连续发送数据字节有空闲位带述字节间有空闲位解决方法|对于一般的通讯米说,不会有影响,只对于一般在通讯上有特殊协议的,才会产生数据不准确的情况所以,特定情况,修改程序6.I2C总线1)硬件L2C特殊配置述GD的C相对STM的来说要少一个标志位解决、宏地址定义改交方法2、硬件I2C在会在向从机发送7bits地址完成后,从札还没来得及识别。(看客户应用)我们可以在发送完7bits后加个延时,让从机完全识别I2C Send7bitAddress(I2C1, EEPROM ADDRESS, I2C Direction TransmitterintOfffhile(i --3、检测ADDR不能使用I2 C Checkevent函数,因为他会清除ADR,可以使用I2 C Get FlagStatus函数就是把while(! I2C CheckEvent(I2C1I2C EVENT MASTER TRANSMITTER MODE SELECTED))Ey while(! I2C GetFlagStatus(I2C1, I2C FLAG ADDR))4、还有个关于编程步骤的严谨性,跟STW想比,我们是先 Clcar ack,再 Clear Arrd。7.ADC采集1)ADC采样设置述ADC启动解决方法|分三个方面时写入后,需要等待一段时间,如果用库的话就在 ADC CMD后面加20us左右的延付如果采用中断获得采样数据后,需要软件清除中断。8. SDio1) SDIO DAT3pin的在1 bit bus mode和4 bit bus mode下的配置摧述1、SD|O在1 bit bus mode下,DAT3pin是低电平,这样会导致 SD Card进入SP!模式。原因:初始化失败的原因主要是因为GD32的芯片SDO的DAT3∏存在BUG2、在4位模式下,通过上面的方法,程序能止常初始化,但不能正常读写SD卡原因:因为DAT3∏在前面已经配置成推挽输出,所以在4位模式下,不危正常读下。在调用4位模式前,把DAT3的端凵配置成复用推挽输入即可解决问题解决方法「1、1 bit bus mode的解决方法:建议在使能之前,先把配置成推挽输出,)且要置成高电平,使保持高电平即可2、4 bit bus mode的解决方法:在调用4位模式前,把DAT3的端口配置成复用输出即可解决问题。2)程序在刚烧完后能正常读写SD卡,断电再上电后,SD卡初始化失败,需要手动复位一次后才正常描述在某些SD卡中,GD32断电再上电,会引起SD卡上的时钟信号不正常,导致SD卡发送命令失败。解决方法在程序中,打开时钟后,增加一小段延时,以保证下时钟信号稳定。这个延时添加的地方:在即的配置文件中,然后在这个函数中找到就在这个后面加个延时。10. USBA, USB OTG1)客户使用的原工程时需要注意几点解|1、在中,增加如下图红色字体语句for (1=0; 18; i++) EPli= GetEndPoiNT(i)for(i=0:iregs. HC REGS [num]->HCCHAR, hcchar d3 2)pdev->host hc Status =HC NAK而V2.1.0版本的NAK处理过程如下else if (hcint b nak)if(hcchar b. eptype = EP TYPE_ INTR)UNMASK HOST INT CHH(num)USB OTG HC Halt(pdev, numelse if ((hcchar. b. eptype = EP TYPE CTRL)(hcchar b eptype = EP_ TYPE BULK))A re-activate the channel *hcchar, b chen =1hcchar b chris =0USB OTG WRITE REG32(&pdev->regs. HC REGS [num]->HCCHAR, hcchar d32)pdey->host HC Status [num]=HC_NAKCLEAR HC INT(hcreg, nak)唯一的区别就是 CLEAR HC INT( here,nak)的位置,在Ⅵ1.0.0版本中对于CTRL和BUK端点的NAK中断没有清除NAK,我们的芯片会因此产生多次IN传输的请求,导致数据传输错误。改为V2.1.1的写法后传输正常。(注意 HC Status在V2.1.0是数组,在Ⅵ1.0.0是单个数据,直接拷贝的话要去掉后面的[num])B.USB外设的工作频率有限制摧述有最低工作频率的要求,也就是APB1分频后的时钟必须大于12MHz,比如HCLK为56MHz,APB1的最大分频系数为4,56/4=14MHz,可以正常工作。11 SPI1)输入与输出配置要求(STM32不需要如此要求)解决丨GD32在使用SP时,o的配置必须严格遵守主从模式下的输入与输出配置,而方法STM32无此要求,相关代码如下主机模式下|o配置(主机以SP为例):GPIO InitStructure gPio Mode gPio Mode af plGPIO_ Init Structure GPIo Speed GPlO Speed 50MHzGPIO InitStructure. GPio Pin= GPlO Pin 5 GPIO Pin_ 7;GPIO Init(GPIOA, &GPIO InitstructureGPio Init Structure gPio Mode gPio Mode IN floating:GPio InitStructure gpio Pin gpio pin 6GPIO Init(GPIOA, &GPIO InitStructure)从机模式下o配置(从机以SP2为例)GPIo Init Structure GPio Mode gPlo Mode IN FloatingGPIO InitStructure GPIO Speed= GPl Speed 50MHzGPIO_InitStructure GPIO_ Pin GPIO Pin_13 GPIO_ Pin_15GPIO Init(GPIOB, &GPIO InitStructure)gPio Initstructure gpio mode gpio mode af pp.GPIO InitStructure. GPio Pin= GPIo Pin 14:GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_Initstructure);3)在GD32的SP的时钟信号,空闲状态需要配置成高电平,以保证数据的稳定性,具体代码如下:红色字体代码解决SPI_ InitStructure SPl Direction =SPI_ Direction_ 2Lines fullDuplex;方法SPI InitStructure SPl Mode SPi Mode master.SPI Initstructure SPl Data Size= SPl Data Size 8bSPlInitStructure SPl_CPOL= SPI CPOL HighSPl Initstructure SPl CPHA= SPI CPHA 2EdgeSPI InitStructure SPI NSS= SPI NSS SoftSPI InitStructure SPl BaudRate Prescaler =SPI Baud Rate Prescaler 256:SPI Initstructure, Spi FirstBit= SPI FirstBit MSBSPI InitStructure SPl CRCPolynomial =7;SPl Init(sPl1, &SPl Initstructure);4)当作为从机时,在GD32中,时钟信号必须为8的整数倍。例如:红色字体代码解决SPI_InitStructure SPl_ Direction =SPl_ Direction_ 2Lines_ Full Duplex;方法SPI InitStructure. SPl Mode= SPl Mode MasterSPI InitStructure SPSPi Data Size 8SPl InitStructure SPl CPOL= SPI CPOL High;SPI Init Structure. SPl CPHA SPI CPHA_ 2EdgeSPI Initstructure SPl NSS= SPI NSs SoftSPI Initstructure Spl BaudRatePrescaler= SPl BaudRatePrescaler 256SPI InitStructure. SPl FirstBit= SPl First Bit MSBSPl Initstructure SPl CRCPolynomial =7;SPI Init(SPI1, &SPl InitStructure)5)在GD32中,不能使用SPLS_FLAG_BSY该位来判断SP总线数据是否接收或发送完成12.看门狗1)进入SToP模式前打开看门狗,通过RTc的ALR唤醒后,程序会不断被复位的现像摧述WDG内部有个 Reload信号,KEY奇器写AAA会使其拉高,过段时间自动拉低。在拉底之前进入STOP状态会使 Reload信号一直为高,等到退出SToP后也保持为高,之后再写AAAA没有办法让 Reload产生上升沿,也就没办法更新计数器了解决方法「进STOP之前不要 Reload,也可以调整下程序的顺序,把WwDG的配置放到RIC配置之前,效果是一样的。
- 2021-05-06下载
- 积分：1
