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波浪能推进水面航行器的路径规划问题研究
| 论文题名： | 波浪能推进水面航行器的路径规划问题研究 |
| 关键词： | 航行器;动力学建模;路径规划;波浪能推进 |
| 摘要： | 海洋资源的勘测和环境的监测等领域的研究亟需一种能在恶劣的海洋环境中长时间、大范围自主移动的观测平台。当前海洋研究任务主要由船只，浮标、潜标、高空遥感和水下机器人等平台完成，这些传统平台不单要消耗大量的人物力资源，并且难以自主地完成长时间和大范围的任务。本课题将研究一种新型自主移动观测平台——波浪能推进水面航行器。该航行器能将波浪能转换为前进驱动力，通过搭载各类传感器、通信设备和光伏系统，能自主地完成长时间和大范围的监测作业。 为了使得波浪能推进水面航行器能精确和高效地进行航海作业，我们必须对航行器进行路径规划。海流的时空多变性导致传统路径规划方法在海流干扰下效果比较差，因此需要一种能考虑海流作用的路径规划方法;另外最优路径规划需具备精确的驱动速度，而波浪能航行器的波浪能推进的运动方式导致其驱动速度受限于波浪海况，时变不可控的驱动速度加剧了路径规划问题，因此需建立动力学模型来获得精确驱动速度。 为了解决波浪能航行器的路径规划难题，本文在分析波浪能航行器的运动特性基础上，利用Kane方法建立了其动力学模型并通过仿真实验与水池实验验证了模型。该动力学模型可求得不同海况下航行器的驱动速度。其次研究了考虑海流影响的水平集路径规划方法，提出了考虑时变驱动速度与动态海流的波浪能航行器的路径规划方法，最后提出了基于水平集的动态路径规划方法。 |
| 作者： | 周宏祥 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 褚健;周春琳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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