Распределённое безопасное критическое управление формированием по дальномерным измерениям на основе сходящихся оценивателей направлений и барьерных функций управления

В статье предлагается распределённая система управления формированием группы многоагентных систем, обеспечивающая строгую безопасность и использующая исключительно дальномерные измерения. Для решения задачи управления жёстким формированием в отсутствие информации о направлениях вводится оцениватель направления относительно одной опорной точки. Этот оцениватель позволяет интегрировать предложенный подход с традиционными контроллерами формирования на основе расстояний, сохраняя распределённый характер реализации. Для обеспечения траекторий без столкновений в загромождённых средах разработан закон критического управления безопасностью, включающий оценённые направления и барьерные функции управления (CBF), что формально гарантирует избегание препятствий. Строго доказаны сходимость оценивателя направления, асимптотическая устойчивость требуемой формы формирования и непрерывность управляющих воздействий, обеспечивающих безопасность. Эффективность предложенного подхода продемонстрирована в ходе моделирования с несколькими агентами и препятствиями, а также экспериментально подтверждена с использованием квадрокоптеров в загромождённой лабораторной среде. Видеозапись, демонстрирующая исследование и экспериментальные результаты, доступна по адресу: https://www.youtube.com/watch?v=iV0pNrtZbxM.