Ссылка для цитирования : Фам К. Ф. Алгоритмы управления многоагентной формацией при согласованном следовании по маршрутам // Изв. вузов. Приборостроение. 2025. Т. 68, № 12. С. 1046–1055. DOI: 10.17586/0021-3454-2025-68-12-1046-1055.

Аннотация. Рассматриваются новые подходы к управлению многоагентными системами при согласованном движении по прямолинейным и круговым маршрутам. Динамика каждого агента моделируется с использованием неголономной системы, что позволяет описывать широкий класс мобильных роботов. Цель управления заключается в том, чтобы все агенты следовали по заданным маршрутам, сохраняя требуемую пространственную конфигурацию формации. Разработан алгоритм консенсуса на основе принципа „ведущий–ведомый“, обеспечивающий синхронное движение и устойчивость формации. Кроме того, предложен алгоритм управления, функционирующий без выделенного ведущего и использующий только локальные данные, получаемые от соседних агентов. Для обоих алгоритмов проанализирована устойчивость заданной формации. Работоспособность предложенных алгоритмов подтверждается результатами компьютерного моделирования в среде MatLab.

Ключевые слова: согласованное следование по маршрутам, управление формацией, стратегия „ведущий– ведомый”, распределенный алгоритм управления, алгоритм консенсуса, многоагентная система

Список литературы:

1. Okubo A. Dynamical aspects of animal grouping: swarms, schools, flocks, and herds // Advances in biophysics. 1986. Vol. 22. Р. 1–94.
2. Dong W., Farrell J. A. Cooperative control of multiple nonholonomic mobile agents // IEEE Transactions on Automatic Control. 2008. Vol. 53, N 6. Р. 1434–1448.
3. Liang K.-Y., Van de Hoef S., Terelius H., Turri V., Besselink B., Martensson J., Johansson K. H. Networked control challenges in collaborative road freight transport // European Journal of Control. 2016. Vol. 30. Р. 2–14.
4. Schenato L., Gamba G. A distributed consensus protocol for clock synchronization in wireless sensor network // Proc. of 46th IEEE Conf. on Decision and Control. 2007. P. 2289–2294.
5. Mansouri S. S., Nikolakopoulos G., Gustafsson T. Distributed model predictive control for unmanned aerial vehicles // Workshop on Research, Education and Development of Unmanned Aerial Systems. Cancun, Mexico, 2015. P. 152–161.
6. Alrifaee B., Mamaghani M. G., Abel D. Centralized non-convex model predictive control for cooperative collision avoidance of networked vehicles // 2014 IEEE Intern. Symp. on Intelligent Control (ISIC). Juan Les Pins, France, 2014. P. 1583–1588.
7. Муслимов Т. З., Мунасыпов Р. А. Децентрализованное групповое нелинейное управление строем беспилотных летательных аппаратов самолетного типа // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21, № 1. С. 43–50.
8. Kanjanawanishkul K., Zell A. Distributed model predictive control for coordinated path following control of omnidirectional mobile robots // 2008 IEEE Intern. Conf. on Systems, Man and Cybernetics. Singapore, 2008. P. 3120–3125.
9. Scherer J., Yahyanejad S., Hayat S., Yanmaz E., Andre T., Khan A., Vukadinovic V., Bettstetter C., Hellwagner H., Rinner B. An autonomous multi-UAV system for search and rescue // Proc. of the First Workshop on Micro Aerial Vehicle Networks, Systems, and Applications for Civilian Use. Florence, Italy, 18 May 2015. P. 33–38.
10. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б., Нгуен Т. К., Фам К. Ф. Планирование маршрутов полета БПЛА в задачах группового патрулирования протяженных территорий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2023. Т. 24, № 7. С. 374–381. DOI: 10.17587/mau.24.374-381.
11. Liu H. H. T., Zhu B. Formation control of multiple autonomous vehicle systems. Hoboken, NJ: Wiley, 2018. 253 p.
12. Merino L., Martínez-de Dios J. R., Ollero A. Cooperative Unmanned Aerial Systems for Fire Detection, Monitoring, and Extinguishing // Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Netherlands: Springer, 2015. P. 2693–2722.
13. Курочкин С. Ю., Тачков А. А. Методы управления групповым движением мобильных роботов (обзор) // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22, № 6. С. 304–312. DOI: 10.17587/mau.22.304-312.
14. Oh K.-K., Park M.-Ch., and Ahn H.-S. A survey of multi-agent formation control // Automatica. 2015. Vol. 53. P. 424–440.
15. Do Y. T., Hua H. T., Nguen M. T., Nguyen C. V., Nguyen H. T. T., Nguyen H. T., Nguyen N.T. T. Formation Control Algorithms for Multiple-UAVs: A Comprehensive Survey // EAI Endorsed Transactions on Industrial Networks and Intelligent Systems. 2021. Vol. 8, is. 27. Р. e3. DOI: 10.4108/eai.10-6-2021.170230.
16. Desai J. P., Ostrowski J., Kurmar V. Controlling formations of multiple mobile robots // Proc. of the 1998 IEEE Intern. Conf. on Robotics and Automation. 1998. P. 2864–2869.
17. Xu T., Liu J., Zhang Z., Chen G., Cui D., Li H. Distributed MPC for Trajectory Tracking and Formation Control of Multi-UAVs With Leader-Follower Structure // IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 128762–128773.
18. Фам К. Ф. Алгоритмы согласованного следования по путям для группы БПЛА // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2025. № 47. С. 64–70.
19. Hung N. T., Pascoal A. M. Cooperative Path Following of Autonomous Vehicles with Model Predictive Control and Event Triggered Communications // IFAC-PapersOnLine. 2018. Vol. 51, N 20. P. 562–567.
20. Mesbahi M., Egerstedt M. Graph Theoretic Methods in Multiagent Networks. STU-Student edition, Princeton University Press, 2010. 424 p.
21. Биард Р. У., МакЛэйн Т. У. Малые беспилотные летательные аппараты: теория и практика. М.: Техносфера, 2015. 312 c.