基于MATLAB的多智能体协同控制系统：动态队形变换与管理模块

资 源 简 介

本MATLAB项目实现无人机/机器人群体动态队形控制，支持多种基本队形的自适应切换。系统包含碰撞避免、路径优化和容错机制，可实时监控智能体状态并适应环境变化。

详 情 说 明

多智能体协同控制系统 - 动态队形变换与管理模块

项目介绍

本项目实现了一套用于无人机或机器人集群的动态队形协同控制系统。系统核心功能是使智能体群体能够在运行过程中根据任务指令，自适应地切换并保持多种预定队形（如直线、方形、圆形、三角形等）。它集成了实时路径规划、碰撞避免、运动控制与系统容错机制，能够根据环境约束和智能体状态进行动态调整，确保队形变换过程的平滑、高效与安全。

功能特性

• 动态队形变换：支持多种基本几何队形的在线切换，可根据输入的队形参数快速计算目标位置分配。
• 实时避障与路径优化：结合环境约束（如障碍物、禁飞区），为每个智能体规划无碰撞且能量最优的运动路径。
• 分布式协同控制：采用去中心化或混合式控制策略，增强系统的鲁棒性和可扩展性。
• 状态监控与容错处理：实时监控所有智能体的位置和状态，对通信失效、个体故障或潜在碰撞风险进行预警和处置。
• 可视化与分析：提供队形变换过程的动态动画显示，并生成轨迹数据与队形保持精度报告，用于性能评估。

使用方法

1. 准备输入数据：按指定格式配置输入文件或参数，包括：

* 智能体初始位置矩阵（N×3） * 目标队形类型及其尺寸、参考点 * 环境障碍物坐标及区域限制 * 智能体的运动能力参数（最大速度、加速度） * （可选）实时传感器数据流接口

1. 运行系统：启动主控制程序。系统将自动根据输入参数进行队形规划与控制。

1. 监控与输出：系统运行后，将实时输出控制指令驱动智能体。用户可通过可视化界面观察队形变换过程，并最终获取轨迹记录、评估报告和预警信息等输出结果。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux (Ubuntu 18.04+), macOS (10.15+)
• 软件环境：MATLAB R2020b 或更高版本
• 必要工具箱：Optimization Toolbox, Robotics System Toolbox (如需硬实时模拟)
• 硬件建议：CPU i5 或同等性能以上，内存 8GB 以上（智能体数量越多，要求越高）

文件说明

主程序文件承担了系统的核心调度与控制功能。它负责读取用户配置的初始参数与环境信息，初始化智能体群组的状态。在此基础上，该文件实现了队形控制算法的核心逻辑循环，包括实时接收目标队形指令、为每个智能体分派目标位置、调用路径规划与避障模块计算安全轨迹，并最终生成具体的运动控制指令序列。同时，它还启动了系统的可视化模块，用于实时显示队形变换动画，并记录运行数据以供后续分析。