一种多车协同运输系统的层级式建模与约束跟随控制方法

1.一种多车协同运输系统的层级式建模与约束跟随控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取每个车辆与目标货物的位置关系、每个车辆与所述目标货物的作用力数据、目的地的空间位置信息、以及所述目标货物的期望运输轨迹；基于所述期望运输轨迹，构建运输系统的外部约束信息，根据所述每个车辆与目标货物的位置关系，构建所述运输系统的内部约束信息；根据所述运输系统的外部约束信息，通过所述目标货物的无约束三维模型，生成所述目标货物的跟踪控制律表达式，并根据所述运输系统的内部约束信息，通过每个车辆的无约束三维模型，生成每个车辆的跟随控制律表达式；基于所述目标货物的跟踪控制律表达式、每个车辆的跟随控制律表达式，根据所述每个车辆与所述目标货物的作用力数据，建立每个车辆的实际控制律表达式；根据每个车辆的当前空间位置信息、以及所述目标货物的当前空间位置信息和每个车辆的实际控制律表达式，确定并输出各所述车辆对应的控制指令。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述期望运输轨迹，构建运输系统的外部约束信息，根据所述每个车辆与目标货物的位置关系，构建所述运输系统的内部约束信息，包括：获取所述目标货物的质心的空间位置信息；根据所述期望运输轨迹，提取出所述期望运输轨迹的空间位置的多维度变化的空间位置区间，并基于各空间位置区间，将所述期望运输轨迹划分为多个子运输轨迹，根据各所述子运输轨迹，确定运输系统的外部约束信息；针对每个车辆，根据所述车辆的空间位置信息、所述目标货物的空间位置信息，计算所述车辆与所述目标货物的连接点、与所述目标货物的质心的相对位置信息，并根据所述相对位置信息，确定所述车辆对应的运输系统的内部约束信息；所述相对位置信息包括相对距离信息以及相对角度信息。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述运输系统的外部约束信息，通过所述目标货物的无约束三维模型，生成所述目标货物的跟踪控制律表达式，包括：针对每个子运输轨迹，根据所述子运输轨迹所包含的各空间位置信息点，拟合所述子运输轨迹的轨迹变化表达式；基于所述目标货物的无约束三维模型，调整每个子运输轨迹的轨迹变化表达式的参数信息，并根据每个子运输轨迹的起始位置的所述目标货物的空间位置信息、每个子运输轨迹的结束位置的所述目标货物的空间位置信息、以及已调整的每个子运输轨迹的轨迹变化表达式，确定所述目标货物的跟踪控制律表达式。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述运输系统的内部约束信息，通过每个车辆的无约束三维模型，生成每个车辆的跟随控制律表达式，包括：针对每个车辆，根据所述车辆与所述目标货物的连接点、与所述目标货物的质心的相对位置信息，建立所述目标货物的空间位置信息与所述车辆的空间位置信息的位置恒定表达式；基于所述车辆的无约束三维模型，调整所述位置恒定表达式的参数信息，得到所述车辆的跟随控制律表达式。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标货物的跟踪控制律表达式、每个车辆的跟随控制律表达式，根据所述每个车辆与所述目标货物的作用力数据，建立每个车辆的实际控制律表达式，包括：获取各所述车辆与所述目标货物的作用力数据；针对每个车辆，根据所述车辆的跟随控制律表达式、以及所述目标货物的跟踪控制律表达式，确定所述车辆的运行控制律表达式；基于所述车辆与所述目标货物的作用力数据，调整所述车辆的运行控制律表达式的常数参数，并将已调整的所述车辆的运行控制率表达式，作为所述车辆的实际控制率表达式。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个车辆的当前空间位置信息、以及所述目标货物的当前空间位置信息和每个车辆的实际控制律表达式，确定并输出各所述车辆对应的控制指令，包括：根据每个车辆的当前空间位置信息、以及所述目标货物的当前空间位置信息，计算每个车辆与所述目标货物的相对位置信息；针对每个车辆，根据所述目标货物的当前空间位置信息、以及所述车辆的当前空间位置信息、所述车辆的实际控制律表达式，计算所述车辆的新空间位置信息、以及所述车辆从所述车辆的当前空间位置信息到所述车辆的新空间位置信息的子控制指令，并根据所述车辆与所述目标货物的相对位置，确定所述车辆与所述目标货物连接点的空间位置信息；根据每个车辆与所述目标货物连接点的空间位置信息，得到所述目标货物的新空间位置信息；在所述目标货物的新空间位置信息与所述目的地的空间位置信息不重合的情况下，将每个车辆的当前空间位置信息，更新为每个车辆的新空间位置信息，并将所述目标货物的当前空间位置信息，更新为所述目标货物的新空间位置信息，返回执行针对每个车辆，根据所述目标货物的当前空间位置信息、以及所述车辆的当前空间位置信息、通过所述车辆的实际控制律表达式，计算所述车辆的新空间位置信息步骤，直到所述目标货物的新空间位置信息与所述目的地的空间位置信息重合，输出每个车辆从目标货物的当前空间位置信息到目的地的空间位置信息的控制指令。 7.一种多车协同运输系统的层级式建模与约束跟随控制装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，用于获取每个车辆与目标货物的位置关系、每个车辆与所述目标货物的作用力数据、目的地的空间位置信息、以及所述目标货物的期望运输轨迹；建模模块，用于基于所述期望运输轨迹，构建运输系统的外部约束信息，根据所述每个车辆与目标货物的位置关系，构建所述运输系统的内部约束信息；生成模块，用于根据所述运输系统的外部约束信息，通过所述目标货物的无约束三维模型，生成所述目标货物的跟踪控制律表达式，并根据所述运输系统的内部约束信息，通过每个车辆的无约束三维模型，生成每个车辆的跟随控制律表达式；建立模块，用于基于所述目标货物的跟踪控制律表达式、每个车辆的跟随控制律表达式，根据所述每个车辆与所述目标货物的作用力数据，建立每个车辆的实际控制律表达式；输出模块，用于根据每个车辆的当前空间位置信息、以及所述目标货物的当前空间位置信息和每个车辆的实际控制律表达式，确定并输出各所述车辆对应的控制指令。 8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。 9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。 10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。