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UUV近岸作业的自主行为优化控制方法研究
| 论文题名： | UUV近岸作业的自主行为优化控制方法研究 |
| 关键词： | 无人水下航行器;近岸作业;自主行为;优化控制 |
| 摘要： | 无人水下航行器(Unmanned underwater vehicle, UUV)是机器人领域研究的热点方向，而无人水下航行器自主控制系统是该方向设计中最重要的一个环节。无人水下航行器的自主控制系统可以被定义为一个多元的系统，它的主要功能就是在保障航行器安全航行的前提下为航行器提供决策能力，从而完成指定的任务。无人水下航行器决策能力的大小也可以用自主能力来表示，因此，自主能力是无人系统最基本、最重要的标志。采用基于行为的思想来设计无人水下航行器的自主控制系统是提升无人水下航行器自主能力的重要方法，本文主要针对无人水下航行器单元行为的建模方法、单元行为的协调方法、任务协调的优化策略三方面进行以下研究： 首先，从无人水下航行器的单元行为入手，采用行为动力学方法分析无人水下航行器单元行为的建模过程，建立了趋向目标行为、避障行为和避碰行为模型，根据行为动力学场理论完成行为贡献的叠加。 其次，介绍粒子群算法的基本概念，详细描述了粒子群优化算法的原理和步骤，设计了基于粒子群算法的无人水下航行器单元行为融合的方法，并利用该方法实现了无人水下航行器的单元行为协调，通过仿真总结了行为动力学模型参数和粒子群算法参数的影响规律，在多种突发事件和非结构化的环境下验证了行为动力学建模的正确性和粒子群算法实现行为融合的有效性。 再次，针对无人水下航行器自主控制系统的任务层，建立了近岸作业下无人水下航行器子任务和事件的优先级，通过 Petri网对任务协调模块的建模实现了任务协调的优化策略。 最后，将以上研究的无人水下航行器单元行为的行为动力学模型、粒子群优化行为协调的方法、任务协调优化的Petri网模型相结合，构成无人水下航行器自主控制系统，通过 Qt开发平台，设计开发了无人水下航行器自主行为优化控制仿真软件。仿真实验主要针对近岸作业的任务实现无人水下航行器的自主行为优化控制，并使用 Matlab分析仿真实验数据，验证了本文研究的无人水下航行器自主行为优化控制方法的有效性。 |
| 作者： | 王中石 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 王宏健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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