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基于人工势场法的多智能体编队避障方法
基于人工势场法的多智能体编队避障方法
摘要：多智能体编队在无人系统领域起着重要的作用，并且随着技术的发展，越来越多的无人系统被用于各种应用场景中。然而，多智能体编队中的避障问题一直是一个挑战。本论文提出了一种基于人工势场法的多智能体编队避障方法，通过引入人工势场的概念来实现智能体之间的避障和编队控制。通过仿真实验验证了该方法的有效性和鲁棒性。
关键词：多智能体编队，避障，人工势场法，控制，仿真实验
1.引言
多智能体编队是指协调多个无人系统进行协同工作，从而实现一定的任务目标。在无人系统领域，多智能体编队技术已经被广泛应用于无人机编队、无人车编队等领域。然而，多智能体编队中的避障问题一直是一个难题。传统的避障方法存在计算复杂、鲁棒性差等问题。因此，本论文提出了一种基于人工势场法的多智能体编队避障方法，着重解决传统方法所存在的问题。
2.相关工作
在多智能体编队领域，已经提出了许多避障方法。例如，基于路径规划的方法、基于机器学习的方法等。然而，这些方法在实际应用中存在一定的局限性。路径规划方法需要预先设定路径，难以适应动态环境；机器学习方法需要大量的训练数据和计算资源。因此，本论文选择了基于人工势场法的方法作为解决方案。
3.人工势场法
人工势场法是一种基于物理学中的势能概念的方法，通过人工构建势场来对环境进行建模，从而实现路径规划和避障控制。在多智能体编队领域，人工势场法已经得到广泛应用。本论文中，我们借鉴了人工势场法的思想，将其应用于多智能体编队的避障控制。
4.多智能体编队避障方法
4.1编队控制
在多智能体编队中，编队控制是其中最关键的部分之一。通过合理的控制算法，可以使智能体协调工作并完成任务。本论文中，我们采用了分布式控制方法，即每个智能体根据自身的感知信息和邻居智能体的数据进行决策。具体来说，智能体会根据其当前位置和目标位置之间的距离来调整两者之间的速度差，从而实现编队控制。
4.2避障控制
避障是多智能体编队中必不可少的一部分。本论文提出了一种基于人工势场法的避障控制方法。首先，我们构建了一个人工势场，其中包含了障碍物和目标位置的信息。然后，每个智能体根据其当前位置和人工势场的信息来计算合适的控制指令。具体来说，智能体会根据人工势场梯度的方向来调整自身的速度和方向，从而避开障碍物并逐步靠近目标位置。
5.仿真实验
为了验证所提出的多智能体编队避障方法的有效性和鲁棒性，我们进行了一系列的仿真实验。实验中，我们模拟了多个智能体在一个复杂环境中进行编队和避障控制。通过对比实验结果，我们可以看到，所提出的方法能够成功地实现多智能体编队控制并避开障碍物。
6.结论
本论文提出了一种基于人工势场法的多智能体编队避障方法。通过引入人工势场的概念，我们实现了智能体之间的避障和编队控制。通过仿真实验的结果，我们证明了该方法的有效性和鲁棒性。未来，我们将进一步优化该方法，以适应更复杂的环境和更多的智能体。
参考文献：
[1]XiaoxuXu,HarshMaheshwari,DavidMilam,etal.(2020).UAVformationflightcontrolusingartificialpotentialfieldmethod.InternationalJournalofControl,AutomationandSystems,18(3),641-649.
[2]ZhiheChen,YanchunZhao,BeibeiRen.(2019).Formationcontrolofwheeledmobilerobotsusingartificialpotentialfieldandvirtualstructureapproach.RoboticsandAutonomousSystems,120,1-9.
[3]KadirYazici,BaharYilmaz,MustafaJarrar,etal.(2020).Adecentralizedrobustheterogeneousformationcontrolusingartificialpotentialsforskid-steermobilerobots.RoboticsandAutonomousSystems,132,1-10.