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Circular Formation Algorithms for Multiple Nonholonomic Mobile Robots: An Optimization-Based Approach

机译：多个非完整移动机器人的圆形形成算法：基于优化的方法

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This paper revisits the circular formation control problem proposed in [G. S. Seyboth, J. Wu, J. Qin, C. Yu, and F. Allgower, Collective circular motion of unicycle type vehicles with nonidentical constant velocities," IEEE Transactions on Control of Network Systems, vol. 1, no. 2, pp. 167-176, Jun. 2014.] for multiple non-holonomic mobile robots with nonidentical constant forward speeds. Specifically, we study two types of circular formations: First, a circular motion with synchronized/balanced phase configuration; and second, a concentric circular formation with both circular orbits control and phase synchronization/balancing. Existing works on the above problems utilize a fixed-gain control input, which increases the workload of the engineers for selecting favorable algorithm parameters. To reduce this workload, we study the above problems from a new perspective by utilizing optimization methods, based on which two variable-gain control algorithms are proposed such that much greater flexibility on the selection of algorithm parameters is acquired. The global convergence properties of the proposed algorithms are analyzed under some mild assumptions. Both simulations and field experiments are presented to validate the effectiveness of the proposed formation algorithms.
机译：本文回顾了[G.]中提出的圆形地层控制问题。 S. Seyboth，J。Wu，J。Qin，C。Yu和F. Allgower，具有不相同的恒定速度的单轮车的集体圆周运动，“ IEEE网络系统控制学报，第1卷，第2期，第167-176页，2014年6月。]针对具有不同的恒定前进速度的非完整移动机器人，特别是，我们研究了两种类型的圆形形式：第一，具有同步/平衡相位配置的圆形运动；第二，解决上述问题的现有技术利用固定增益控制输入，这增加了工程师选择合适算法参数的工作量。为了减少这种工作量，我们研究了利用优化方法从一个新的角度解决了上述问题，在此基础上，提出了两种变增益控制算法，从而在算法参数选择上具有更大的灵活性。在一些温和的假设下分析了所提出算法的bal收敛性质。仿真和现场实验都被用来验证所提出的编队算法的有效性。

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