多智能仿生機器魚協(xié)作控制方法研究.pdf

1、近年來,隨著人類對于海洋資源的勘探、水環(huán)境的檢測,以及軍事等應(yīng)用需求的增長,使得多水下仿生機器人系統(tǒng)的協(xié)作控制問題成為多機器人系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點之一。由于水環(huán)境的復(fù)雜性以及機器魚動力學(xué)行為的非線性特性,對仿生機器魚、以及仿生機器魚群體進(jìn)行精確控制變得極為困難。本文針對多仿生機器魚系統(tǒng)的協(xié)作編隊、物體搬運以及精確的位姿控制等問題展開研究,主要工作內(nèi)容如下:
　　1.針對具有非完整約束的仿生機器魚位姿控制問題,提出了兩種路徑跟蹤控制算

2、法。在第一種算法中,利用模糊控制器來調(diào)節(jié)機器魚的線速度與角速度,實現(xiàn)機器魚對其預(yù)定軌跡的穩(wěn)定跟蹤;第二種算法中,首先利用模糊控制器對機器魚線速度進(jìn)行控制,然后利用Bezier曲線方法對路徑進(jìn)行規(guī)劃,并對機器魚角速度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)了機器魚對其參考軌跡的精確跟蹤。
　　2.針對具有固定拓?fù)涞亩喾律鷻C器魚編隊控制問題,提出了三種分層控制方案。
　　1)利用一致性理論建立了編隊參考點分布式估計算法和實現(xiàn)了機器魚對其期望位置的精確

3、跟蹤。
　　2)利用一致性理論建立了編隊參考點的分布式估計算法,采用非線性控制器實現(xiàn)機器魚對其期望位姿精確跟蹤。
　　3)利用一致性理論與模糊控制器分別實現(xiàn)了編隊參考點分布式估計和機器魚對期望軌跡的穩(wěn)定跟蹤。所提控制方法解決了具有非完整約束的多仿生機器魚編隊的形成和保持問題。
　　3.針對多仿生機器魚的協(xié)作搬運問題,提出了兩種分布式協(xié)作搬運策略。
　　1)將箱子作為虛擬Leader,仿生機器魚作為Follower