自主協同控制
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
自主協同控制的實例教程
但總體來說，我軍無人武器系統作戰運用研究還處于自動控制階段，無人武器基本上是依靠有人裝備一對一遙控指揮，即各型無人系統通過地面站進行指揮與控制，無人平臺之間協同能力不高或無法協同。
考慮到無人武器系統智能化協同管控能力有限，無法適應瞬息萬變的戰場局勢，未來戰場對無人武器系統智能化控制和協同作戰運用的需求日趨強烈，提升無人武器系統控制和作戰管理水平，已成為未來體系作戰亟待突破的瓶頸和未來無人武器系統體系作戰能力形成必須解決的關鍵問題。
民用領域研究多智能體協作同樣具有廣泛的應用場景。例如，無人自主系統可用于環境監測，突破了地理空間的限制，對沼澤、湖泊、濕地等各種人員不便抵達或者抵達成本過高的復雜地理環境進行取樣作業。股票市場上的交易機器人博弈[10]，廣告投標智能體通過在線廣告交易平臺互相競爭[11]，電子商務協同過濾算法預測用戶興趣[12]，交通多路口智能協調優化[13]等等。
當前無人集群系統最大的挑戰之一是如何讓無人系統內的多個自主系統學會一起完成任務，學會彼此合作和相互競爭，提高群體智能。迄今為止戶外自主空中集群系統可以支持30架無人機自主協同編隊和避免[14]。采用Agent作為智能研究對象，未來的無人系統也會是“芯片+算法”的一個即插即用型智能系統。涉及的關鍵技術領域有：多Agent系統自主協同、多Agent系統態勢共識、未知系統動力學、群體智能理論與技術、機器學習方法、行為決策方法。
展開 但總體來說，我軍無人武器系統作戰運用研究還處于自動控制階段，無人武器基本上是依靠有人裝備一對一遙控指揮，即各型無人系統通過地面站進行指揮與控制，無人平臺之間協同能力不高或無法協同。
考慮到無人武器系統智能化協同管控能力有限，無法適應瞬息萬變的戰場局勢，未來戰場對無人武器系統智能化控制和協同作戰運用的需求日趨強烈，提升無人武器系統控制和作戰管理水平，已成為未來體系作戰亟待突破的瓶頸和未來無人武器系統體系作戰能力形成必須解決的關鍵問題。
民用領域研究多智能體協作同樣具有廣泛的應用場景。例如，無人自主系統可用于環境監測，突破了地理空間的限制，對沼澤、湖泊、濕地等各種人員不便抵達或者抵達成本過高的復雜地理環境進行取樣作業。股票市場上的交易機器人博弈[10]，廣告投標智能體通過在線廣告交易平臺互相競爭[11]，電子商務協同過濾算法預測用戶興趣[12]，交通多路口智能協調優化[13]等等。
當前無人集群系統最大的挑戰之一是如何讓無人系統內的多個自主系統學會一起完成任務，學會彼此合作和相互競爭，提高群體智能。迄今為止戶外自主空中集群系統可以支持30架無人機自主協同編隊和避免[14]。采用Agent作為智能研究對象，未來的無人系統也會是“芯片+算法”的一個即插即用型智能系統。涉及的關鍵技術領域有：多Agent系統自主協同、多Agent系統態勢共識、未知系統動力學、群體智能理論與技術、機器學習方法、行為決策方法。
展開 為建立以高可靠、高精度、強適應、抗干擾、自主協同為特征, 具備快速集群任務響應、集群隊形重構與變換能力，滿足未來復雜海洋環境下集群化海洋作業任務的多無人艇自主協同控制系統，本文最后提出一些尚待解決的問題及未來值得深入探索的研究方向：
1） 多無人艇網絡化協同控制。將無人艇通過網絡連接實現信息交互與共享，進而實現網絡環境下的集群協同，是未來多無人艇集群控制研究的重要趨勢之一。現有多無人艇集群控制理論通常假設通信與信息傳輸是理想的，重點關注的是如何利用分布式反饋信息實現期望的集群控制目標,未考慮通信環境如通信時延、數據丟包、拓撲時變、間歇通信、異步通信、距離受限等因素對集群控制的影響。這些網絡因素可能降低集群控制性能，甚至導致閉環系統失去穩定性。因此，如何進一步考慮網絡因素，系統地建立網絡環境下多無人艇分布式協同控制方法值得深入研究。
2） 多無人艇安全協同控制。避障和避碰不僅是實現單無人艇自主航行的基礎，也是保障多無人艇集群安全航行的基礎。由于海上交通環境的復雜性，無人艇在水面航行時不僅會遇到多種靜態或者動態障礙物，還可能存在觸碰暗礁或擱淺等風險。與此同時，多無人艇之間也可能發生碰撞，多無人艇安全協同控制極為重要。特別是編隊個體和海上交通密度的增加，給無人艇集群控制器設計帶來了更大的挑戰。因此針對復雜海洋環境和潛在的威脅信息，如何設計集群分布式協同控制器，避免無人艇與環境障礙物以及無人艇個體之間發生碰撞，保證多無人艇編隊航行或編隊重構的安全性值得深入探索。
3） 多無人艇最優協同控制。現有多無人艇集群控制僅研究如何在不確定及海洋環境擾動下保持編隊隊形穩定的問題，閉環控制系統的穩定性、收斂性、魯棒性是關注的重點，而沒有考慮集群控制的最優性。
展開 集群自主任務系統,主要負責UCP實現自主決策、集群協同控制,含自主任務規劃、態勢處理、智能協同決策等功能。UCP載荷控制系統,主要負責無人平臺的任務載荷的工作控制及運動姿態狀態控制。
3.2
無人作戰體系的指揮控制結構
海戰場無人作戰平臺的作戰樣式主要有單平臺作戰、集群作戰、有人/無人協同作戰三種樣式,其指揮控制模式主要包括人在環內、自主作戰、混合控制三種模式,如
圖5
、
圖6
、
圖7
所示。
圖5 無人作戰體系人在環內的指控模式
圖6 無人作戰體系自主作戰指控模式
圖7 無人作戰體系混合控制模式
人在環內模式下,無人作戰平臺全時接收控制站的指令,按照指令進行單機作戰、與其他無人平臺形成集群作戰、和有人作戰平臺可進行協同作戰,這種指控模式相對簡單。
自主作戰模式下,戰術指揮機構可直接對無人平臺下達任務指令,無人作戰平臺接收任務后,控制其載荷進行戰場感知、軌跡規劃、障礙避碰,完成各項任務。當集群作戰時,無人作戰平臺自主任務分配,協同組網分工完成探測、識別與打擊等行動。
在混合控制模式下,戰術指揮機構根據任務復雜情況,可向無人作戰平臺控制站或無人作戰平臺下達任務。既可由無人平臺控制站實時控制無人平臺及集群進行任務行動,也可以由無人作戰平臺及集群自主規劃并完成任務。
綜上所述,海戰場無人作戰體系指揮控制各級指揮系統之間的指揮控制結構如
圖8
所示。
圖8 無人作戰體系指揮控制結構設想
作戰指揮系統進行方案決策、制定有人/無人平臺的任務計劃,向無人平臺戰術指控系統及有人平臺戰術指控系統下達計劃、命令,指揮有人、無人兩類裝備的協同作戰。
展開 避障 躲避障礙是無人機執行任務不可避免的問題，對于個體具有自主決策能力的多無人機系統而言，在移動過程中躲避障礙是最基本的要求。在蜂擁控制中，避障控制的基本策略是將前方障礙物想象成一個圓柱體模型［62］，存在多個障礙物時無人機會優先避開最近的目標，但該方法沒有考慮障礙物的實際大小以及障礙物與無人機之間的距離對無人機轉向控制力的影響。Olfati-Saber［63］假設障礙物是一個移動的智能體，障礙物進入無人機感知范圍時將障礙物視作鄰居處理，但無人機在繞過障礙物后仍會受到障礙物影響。路徑規劃問題是無人機研究領域的一個熱點，通常采用蟻群算法和模擬退火算法等算法尋找出一條合理路線，但這需要全部障礙物的位置信息。對于未知環境還需依靠無人機本身的自主決策能力。
信息估計 編隊控制多采用集中控制以提高系統穩定性，但對于大型無人機集群全局通信成本太過高昂。隨著無人機自主化水平提高，將更多依賴局部通信，這意味著需要一種分布式協議去預測全局信息。一方面，應設計一種局部分布估計系統，可以在有限時間內估計出某些全局信息；另一方面，基于局部估計來設計局部控制器，提高閉環系統穩定性。基于估計的分布式控制本質上是集中式控制和分布式控制的結合，它將分布式控制用于全局信息的估計，將集中式控制思想用于局部控制器的設計。但包含分布式估計器的無人機系統比沒有分布式估計器的無人機系統要復雜得多。在無人機協同控制系統中，必須適當地替換某些昂貴的測量設備或使用分布式估計，而代價是控制系統設計困難性增加和系統穩定性分析更加復雜。此外，諸如有界控制輸入、異步通信和信息量化等物理限制可能會降低聯合估計和控制方案在各種分布式無人機協同系統中的適用性。
離散通信 傳統的飛行控制都是假設可以連續接收控制信號或者保持持續監聽，但這需要足夠的計算資源和理想的通信環境來支撐。
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制冷壓力傳感器的作用越來越受到重視。這些傳感器通過精準監測制冷劑的壓力，不僅提高了系統的效率，還在節能方面發揮了重要功能。以下是一些關鍵點，探討了從汽化到節能的過程，以及制冷壓力傳感器如何實現無縫協同？
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王永詩1，郝雪峰2，安天下2，張鵬飛2，熊偉2，秦峰2
(1. 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司 山東東營 257001;2. 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發研究院
同空中航行器一樣，自主水下航行器(AUV) 更適用于對大型載人航行器來說太危險或根本無法嘗試的許多應用領域。
例如，北極探索、水下建橋與管道檢查，以及水產養殖自動化，這些應用通常需要 AUV 行駛一段距離才能到達目標位置。航行器一旦到達目標位置，可能就需要執行敏捷操縱（即水下機動航行），以采集圖像、視頻和其他重要數據。
受諸多因素的影響，開發這些 AUV 的控制算法錯綜復雜
王耀南院士則針對“機器人智能自主控制前沿技術”探討了五個控制前沿科學技術問題及未來展望: 機器人仿生運動控制，機器人環境自主感知與理解，機器人自主視覺控制，機器人自主學習與導航控制和多機器人自主作業協同控制。
集群自主任務系統,主要負責UCP實現自主決策、集群協同控制,含自主任務規劃、態勢處理、智能協同決策等功能。UCP載荷控制系統,主要負責無人平臺的任務載荷的工作控制及運動姿態狀態控制。
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來源 | 同濟智能車研究所
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馬子玉，何 明*，劉祖均，顧凌楓，劉錦濤
（中國人民解放軍陸軍工程大學指揮與控制工程學院，南京 210000）
（*通信作者郵箱paper_review@126.com）
摘要：無人機（UAV）協同控制是指一組UAV 以機間通信為基礎、群體智能為核心，合作分工完成某一共同任務的控制方式。UAV 集群是擁有一定自主能力的大量UAV 基于局部規則執行各項任務的多智能體系統，與單架UAV相比
