基于Bang-bang控制策略的最优时间追踪捕获系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于Bang-bang控制策略的最优时间追踪捕获系统及其方法，其包括定位模块，解耦模块，通信模块，算法分析模块，以及追逐机器人控制模块，其中，所述定位模块、解耦模块、通信模块、算法分析模块与追逐机器人控制模块依次相连。本发明的基于Bang-bang控制策略的最优时间追踪捕获系统将控制算法应用于智能体机器人对入侵者的追踪捕获，保证入侵者在直线运动的情况下捕获时间最短，通过视觉信息对入侵者以及追逐者进行定位，得到位置信息后通过无线传感器节点通信将数据传给追逐机器人，追逐机器人再通过算法分析，得到控制量的施加规律，对自身进行控制，完成追踪捕获。

主权项

一种基于Bang‑bang控制策略的最优时间追踪捕获系统，其特征在于，包括定位模块，其采集逃逸机器人和追逐机器人在监测区域内的定位图像； 解耦模块，其对所述定位模块得到的图像进行处理，从而得到所述追逐机器人和逃逸机器人的特征色块的X，Y方向的坐标数据； 通信模块，其将从所述解耦模块得到的坐标数据传递到所述追逐机器人； 算法分析模块，其根据Bang‑bang控制策略计算出所述追逐机器人的控制量以及最短追逐捕获时间； 以及机器人控制模块，其根据所述算法分析模块的计算出的控制量，结合所述追逐机器人自身位置以及运动方向计算所述追逐机器人的目标速度和方向，从而实时调整所述追逐机器人速度和方向以完成追逐捕获任务； 其中，所述定位模块、解耦模块、通信模块、算法分析模块与机器人控制模块依次相连； 所述控制量为加速度控制量，所述算法分析模块采用如下方法计算所述追逐机器人的加速度控制量： 根据公式（1）计算追逐机器人X方向的加速度控制量Ux： 相应计算追逐机器人Y方向的加速度控制量Uy： 所述算法分析模块采用如下方法计算所述追逐机器人的最短追逐捕获时间： 根据公式（2）计算追逐机器人X方向的最短追逐捕获时间Tx； 相应计算追逐机器人Y方向的最短追逐捕获时间Ty： 则整个最短追逐捕获时间T=max(Tx，Ty)； 其中，X1是X方向追逐机器人与逃逸机器人的位移差，X2是X方向追逐机器人与逃逸机器人的速度差； Y1是Y方向追逐机器人与逃逸机器人的位移差，Y2是Y方向追逐机器人与逃逸机器人的速度差； Up是加速度控制量的最大值。