基于Leader-Follower策略的双联AGV协同运载控制方法

楼航飞，楼佩煌，武 星，潘天宇，钱晓明

(南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016)

基金项目：国家自然科学基金资助项目(61973154)；国防基础科研计划资助项目（JCKY2018605C004）；南京航空航天大学研究生创新基地（实验室）开放基金项目（kfjj20180507）

作者简介：楼航飞（1995—），男，硕士研究生，主要研究方向为智能制造及自动化控制、多智能体协同控制研究，harvloumee@nuaa.edu.cn.

摘要：针对面向大部件协同运载的双联AGV系统，融合单台全向移动AGV的路径跟踪运动学模型与Leader-Follower策略下的队形保持方法建立了一种双联AGV的协同偏差模型。基于该模型，采用Lyapunov反演法，提出一种双联AGV 协同运载的运动学控制模型。最后通过软件仿真和系统实验验证了该控制模型的运行稳定性、精确性和协调性。

关键词：协同控制；双联AGV；Leader-Follower策略；路径跟踪

中图分类号：TP242      文献标识码：A      文章编号：2095-509X(2021)06-0001-05

随着自动导引运输车（automated guided vehicle，AGV）的应用场景不断拓展，受限于尺寸、结构、承载方式等因素，单AGV已难以满足大长重型部件及一些特殊部件的自动化输送需求。以飞机大型结构件输送为例，传统的车间级运输仍采用人力车或牵引车^［1］。而另一方面，协同运作的多智能体系统一直以来都具备着单智能体无法比拟的优势，在感知、监控、运作等诸多方面，多智能体的协作运行表现出了更优越的信息多样性和运作灵活性^［2-4］。因此，通过引入多智能体系统协作策略中队形保持的方法，构建多AGV的协同运作系统，可以解决单AGV运载能力的受限问题，极大地提高AGV的配置优化，从而进一步扩大AGV的应用场景。

目前主要的队形保持策略有基于行为法、虚结构法、领航-跟随法（Leader-Follower）、虚函数法以及图论法^［5］。Leader-Follower策略因可靠性高、扩展性好，成为被广泛采用的一种多机器人队形保持方法^［6］。因此，通过Leader-Follower策略实现多AGV协同运载以提高AGV的运载能力，是一种极具可行性的方案。结合现代控制方法及感知方式，诸多国内外研究者进行了基于Leader-Follower策略下的多智能体系统控制方法的研究^［7-9］，以及Leader-Follower策略下大物件运载应用实现的研究^［10-11］。

借鉴文献^［10］用于重载AGV双模块协同的Leader-Follower策略，本文结合AGV路径跟踪的约束功能和运行稳定性，面向Leader-Follower双联队形误差自补偿方案，提出了一种双联AGV协同运载的控制模型。