调频三角波的matlab仿真

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《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

一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的波形发生器。用数码管显示每次输出波的类型，输出正弦波时数码管显示1；输出方波时数码管显示2；输出锯齿波时数码管显示3；输出三角波时数码管显示4；输出梯形波波时数码管显示5。方波的占空比可调。五种波的频率可调。五种波的幅度可调。电源指示灯。

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这个文档主要介绍plc的整套对agv的开发过程对现实还是有一定的积极意义的长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:6日期:20/b月&日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、维印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口,在年解密后适用本授权书。2、不保密駟。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:日期:0/年6月孑日导师签名:日期:年/月。日摘要AGV自动导航车是现代物流领域的一个重要的研究课题。在工业领域柔性化生产中越来越重要,高性能、高有效性的AGV控制器受到国内外学者的高度重视。本文采用模糊控制方式,针对AGⅴ小车的响应速度、稳定性要求,设计实现了一种基于运动学模型的AGV控制系统。该控制系统按功能模块化设计硬件电路,由电杌驱动模块、路径识别模块、避障模块、通信模块组成。电机驱动模块由直流无刷电机驱动模块和电机速度检测模块组成,实现对直流无刷电机的控制;路径识别模块由位置检测模块和站点识別模块组成,实现小车对路径的识别,达到对路径跟踪控制的目的;避障模块实现小车的安全性;通信模块由CAN通信模块和无线ⅵi模块组成,实现控制系统的通信。小车的测试实验表明,先后给以80mm和-100mm的位置偏差,AGV小车能够在3s内对位置偏差进行修复,小车速度振幅控制在±10mm/s,小车位置偏差修复后,3s时间内,速度可回调到位置偏差前的速度,即小车回“零位”的速度比较快,表明AGⅴ控制系统的平稳性好,能够很好实现对路径的跟踪,同时也能及时的应对运行过程中的误差突变。关键字:AG;运动学模型;磁导航;模糊控制ABSTRACTThe Automatic Guided Vehicle (AGv) is an important research topic in the fieldof modern logistics. Flexibility in the field of industrial production more and moreimportant, the AGV controller which has the high performance and the highefficiency has been received the extensive attention by scholars both at home andabroad. This paper adopts the fuzzy control method, in view of the aGv car responsespeed and stability requirements, the design has realized one kind of AGv controlsystem based on kinematics modelThe control system hardware circuit is designed according to the functionmodular, the motor drive module, path recognition module, obstacle avoidancemodule, communication module. Motor driver module is composed of brushless dcmotor driver module and motor speed detection module, realize the control for thebrushless dc motor. Path recognition module is composed of position detectionmodule and site identification module, realize the aGv for the path recognition,achieve the goal of the path tracking control; Obstacle avoidance module to realizethe safety of the car; Communication module of Can communication module andwireless wifi module composition, realization of the control system ofcommunicationThe test results show that, successively give 80mm and 100mm positionaldeviation. the location of the AGv can within 3s to fix position deviation, vehiclespeed amplitude control in the plus or minus 10mm/s after repair the car positiondeviation, within 3s the speed can be back to the front of the position deviation ofspeed, the car back to " zero"speed is faster, the results show that the AGv controlsystem have good stability, a good path tracking, and can provide timely responsesduring the operation of the error mutationKeywords: AGV; Kinematics Model; Magnetic Navigation; Fuzzy Control目录摘要ABSTRACT…命命命中苹命命品哪命命命哪请自品中“非哪非命命命哪第一章绪论1AGV概述…12AGV国内外发展现状…121国外发展历史及现状122国内发展历史及现状13AGV的引导方式14本文的主要工作和主要问题.b自.身自命看非世看带看音萨世看中·宁非命●学●122455141本论文的主要工作…142本论文解决的主要问题第二章AGV车体结构及运动学模型建立21AGV结构分类。B西自鲁自·切是息甲带导211三轮结构2.12四轮结构213五轮或六轮结构.22AGV的性能指标23AGⅤ的组成幽·命命66778924AGⅤ运动状态分析申·自意25AGⅤ小车对电机的基本要求1026AGV的运动学模型27本章小结12第三章AGNV控制系统硬件设计3IAGⅴ控制系统整体结构.1332AGV控制系统研究方案32ICAN总线通信模块即14322无线wif模块15323电机实时速度检测看·。专中●·音专中324磁导航传感器组3.2.5障碍检测18326AGV小车对线路与站点的识别鲁·。感垂品自世品身岳一益自备自e非你ee非物9327AGV小车位置判断33硬件系统组成21331控制器芯片应用说明.1332电机驱动模块24333电源模块…633.4通讯模块命命命命··命命自命命●2734本章小结28第四章AGV路径跟踪控制方法研究41AGⅴ控制策略选择42模糊控制简介…294.3模糊PD控制器.3043.1模糊PD控制器的数学模型查看着看看看昏春●●●43,2模糊PID控制器的控制思想3143.3AGⅴ控制系统模糊控制必要性…3144模糊PID控制器设计…3344.1模糊PID控制器的输入输出量的确定…344.2模糊控制规则的设计.节。申春。鲁合。节是看看。节.自DD春3345模糊PID控制器的仿真…昨非···命e命自···总最46本章小结38第五章AGV控制系统软件设计51引言3952编译环境的介绍.....12053控制软件设计鲁暴非画非最命自曲曲自自非非命春告音春鲁D看41531产生PWM的程序流程.53,2电机实际速度检测模块程序流程425.3.3避障控制模块程序流程….534驱动控制模块程序流程中学鲁鲁鲁。鲁。●44535CAN总线通信模块程序流程.54本章小结45第六章系统测试与结果分析6.1路径跟踪测试.4662避障能力测试63本章小结总结和展望看中·49参考文献看●。。意非。。市中自看非如鲁致谢附录A(攻读学位期间发表论文及专利目录)55第一章绪论第一章绪论1.1AGV概述现代制造工艺的飞速发展,带动了柔性制造系统FMS和柔性装配系统FAS的迅速发展。中国早在“十一五”规划中就制定了侧重于科学和技术的发展,以先进的制造技术来提高企业的竞争力。自21世纪开始,物流的发展成为一个新热点。现代物流行业,尤其是西方的设备和实现技术已经达到很成熟的水平。目前,现代化物流格局已经形成以信息技术为核心,以信息、运送、卸载、自主化仓储、库存统计、自主化配货、包装等专业技术为支撑的现代化物流技术4。而自主导航车AGV是实现AGVS、FMS、CIMs的关键基础设备,是实现现代物流自动化和智能化的核心技术之—pAGV( Automated Guided Vehicle)是自动导航小车的英文缩写,是一种自主驾驶、无人操纵、以电池为动力的自动化运输设备,装有电磁或者光学等非接触自动导向装置和独立寻址系统。它的主要特点表现为具有可编程功能、安全保护装置、启停装置以及搬载功能并能在上位机的监控下,根据给定的起点和终点自主地沿预设的导引路径行驶,安全到达目的地,完成搬运卸载任务。其已经成为仓储物流自动化系统、柔性生产线、柔性装配线的重要设备。资料显示,在整个产品生产的过程中,用于加工和制造仅仅只占有5%的时间,剩余95%的时间主要用于包装、储存、装卸和运输;而在美国、日本和欧洲发达国家,直接劳动成本所占生产成本的比例不足15%而且这一比例还在不断下降,而储存、运输所占的成本却占总成本的40%7。因此各工业强国把降低物流成本作为提高企业竞争力的重要措施,在这样的背景下,AGⅤ小车广泛地应用于各行各业,并受到了极大的欢迎。12AG国内外发展现状AGⅤ是伴随着叉车技术和机器人技术产生并发展而来的,但都是为了实现货物的自动搬运为目的的3。随着技术的不断发展,AGV的功能不断完善,应用领域越来越大。硕学位论文121国外发展历史及现状AGV在国外起步早、发展快。首次出现在公众视野的AGV原型车于1913在美国福特汽车公司下线,该原型车首次将有轨引导的小车代替原来使用在汽车底盘装配线上的输送机,根据福特公司对外公开的资料,该小车将装配时间缩短了15小时,极大地提高了生产效率,从此AGv就步入了高速发展的时代例1953年,世界上第一台AGV由美国 Barrett Electric公司研制成功,采用真空管技术自动跟踪钢丝索行走。1954年,由英国人首先去掉了地面上的导引轨道,研制出了采用埋线电磁感应方式跟踪路径的AG。50年代末,AGV开始在欧洲推广使用。1959年,AGV系统在美国开始应用山。由文献-5,12,3]可知:直到70年代,AGv仍然主要采用电磁感应方式引导。AGv的优越性促使其不断发展,应用非常广泛,特别是在工业强国。随着物流系统的完善,AGV系统逐渐与计算机技术相融合,六十年代,计算机技术开始参与AGV系统的控制和管理;1969年,AGV首次在瑞典投入使用,主要集中在制造业12截止到六十年代和七十年代初, Barrett, Webb、 Clark公司占有市场大部分的AGV销售份额;同时在这个时期,AGV导引方式开始发展五花八门,各种环境的适应加速了AGⅤS的迅速发展。八十年代欧洲的AGV技术开始转移到美国,而且随着计算机控制系统的加入,美国使AGv的性能更加先进,AGⅤ控制器可靠性进一步加强,运输量进一步增加;此时,美国的AGV生产商由23家(1983年)增加到74家(1985年),全美国使用AGV的数量增加到3900多台101。1990年,AGⅴ制造强国瑞典NDC开发出新型的基于激光引导的AGV控制系统。同时,AGⅤ在日本的应用也比较成熟。到1988年,日本的AGV制造企业达到20多家,如比较知名的企业大福、 Fanuc公司、村田公司等。日本也成为使用AGV最广泛的国家之一。随着AGV技术的不断提高,美国、日本、欧洲等发达国家的使用已经非常广泛。现在的AGV控制系统装有车载计算机、通讯装置、安全装置和货物装卸设施,自动化程度很高,应用领域相当广泛,汽车制造、造纸、印刷、医药行业是使用量最大的行业,约占全球AGV总销量的80%15。目前,AGV的发展趋势是研究无固定引导路线、高度自由的AGV。122国内发展历史及现状我国第一台AGⅣ在1975年由北京起重运输机械研究所完成,该AGⅤ采用电磁