UUV近岸作業(yè)的自主行為優(yōu)化控制方法研究.pdf

1、無(wú)人水下航行器(Unmanned underwater vehicle, UUV)是機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向，而無(wú)人水下航行器自主控制系統(tǒng)是該方向設(shè)計(jì)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。無(wú)人水下航行器的自主控制系統(tǒng)可以被定義為一個(gè)多元的系統(tǒng)，它的主要功能就是在保障航行器安全航行的前提下為航行器提供決策能力，從而完成指定的任務(wù)。無(wú)人水下航行器決策能力的大小也可以用自主能力來(lái)表示，因此，自主能力是無(wú)人系統(tǒng)最基本、最重要的標(biāo)志。采用基于行為的思想來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)人水

2、下航行器的自主控制系統(tǒng)是提升無(wú)人水下航行器自主能力的重要方法，本文主要針對(duì)無(wú)人水下航行器單元行為的建模方法、單元行為的協(xié)調(diào)方法、任務(wù)協(xié)調(diào)的優(yōu)化策略三方面進(jìn)行以下研究：
　　首先，從無(wú)人水下航行器的單元行為入手，采用行為動(dòng)力學(xué)方法分析無(wú)人水下航行器單元行為的建模過(guò)程，建立了趨向目標(biāo)行為、避障行為和避碰行為模型，根據(jù)行為動(dòng)力學(xué)場(chǎng)理論完成行為貢獻(xiàn)的疊加。
　　其次，介紹粒子群算法的基本概念，詳細(xì)描述了粒子群優(yōu)化算法的原理和步驟，設(shè)

3、計(jì)了基于粒子群算法的無(wú)人水下航行器單元行為融合的方法，并利用該方法實(shí)現(xiàn)了無(wú)人水下航行器的單元行為協(xié)調(diào)，通過(guò)仿真總結(jié)了行為動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)和粒子群算法參數(shù)的影響規(guī)律，在多種突發(fā)事件和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境下驗(yàn)證了行為動(dòng)力學(xué)建模的正確性和粒子群算法實(shí)現(xiàn)行為融合的有效性。
　　再次，針對(duì)無(wú)人水下航行器自主控制系統(tǒng)的任務(wù)層，建立了近岸作業(yè)下無(wú)人水下航行器子任務(wù)和事件的優(yōu)先級(jí)，通過(guò) Petri網(wǎng)對(duì)任務(wù)協(xié)調(diào)模塊的建模實(shí)現(xiàn)了任務(wù)協(xié)調(diào)的優(yōu)化策略。