Bearing-Constrained Leader-Follower Formation Control with Disturbance Rejection

Core Concepts

Adaptive control laws stabilize leader-follower formations under disturbances.

Abstract

The paper discusses stabilizing leader-follower formations with bearing constraints and unknown disturbances. It introduces adaptive variable-structure control laws for single-integrator agents to achieve desired formations. Theoretical background on bearing rigidity theory is presented, followed by problem formulations for displacement-based and bearing-only controls. Proposed control laws are detailed, emphasizing the rejection of disturbances and stability analysis. Simulation results support the effectiveness of the control strategies.

Stats

A set of leaders are positioned at desired locations. Adaptive variable-structure formation control laws provided. Leaders' motion affects followers' model as disturbances. Bearing-only control reduces sensor usage and is suitable for military applications. Theoretical basis developed in d-dimensional space.

Quotes

"The main novelty of the proposed control laws is providing a distributed adaptive mechanism." "Simulation results are given to support the stability analysis." "Research inspired by animals' visual-based guidance rules."

Key Insights Distilled From

Bearing-Constrained Leader-Follower Formation of Single-Integrators with Disturbance Rejection

by Thanh Truong... at arxiv.org 03-18-2024

https://arxiv.org/pdf/2305.19353.pdf

Deeper Inquiries

How can these adaptive mechanisms be applied to other multi-agent systems

これらの適応メカニズムは、他の多エージェントシステムに適用することができます。例えば、無人航空機や自律型ロボットなどの分野では、複数のエージェントが協調して任務を遂行する必要があります。このようなシステムでは、各エージェント間の通信や相互作用を最適化し、目標形成や隊列維持を実現するために適応制御手法が有効です。また、異種エージェント間でも同様のアプローチが可能であり、さまざまな状況において柔軟かつ堅牢な制御を提供できます。

What are potential drawbacks or limitations of using only bearing vectors for formation control

形成制御において只管方向ベクトルを使用する場合の潜在的な欠点や制限事項はいくつかあります。一つは距離情報が利用できず、位置推定精度に影響を与える可能性があることです。また、方向ベクトルだけから得られる情報量は限られており、特定条件下でしか正確な位置関係を把握できない場合もあります。さらに、外部要因（例：風速変動）への感受性や局所最適解へ収束しやすいという問題も考えられます。

How does the research on bearing rigidity theory contribute to advancements in robotics and autonomous systems

方位剛性理論への研究はロボティクスや自律システム分野に革新的な進展をもたらしています。この理論はマルチエージェントシステム内で形成される幾何学的関係性（bearing constraints）を数学的・統計的手法で表現し，安定したフォーメーションコントロール方法論へと発展させました．具体的に，bearing rigidity theory は集団行動パターン設計からセンサーネットワーク配置問題まで広範囲にわたり応用され，高度かつ効率的な自己組織化能力及び共同作業能力向上等多岐に渡って貢献しています．その結果，ロボット工学およびオートマトン技術領域全体に新たな洞察とソリューション提案をもたらしています．