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《哈尔滨工程大学》 2005年
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基于强化学习和群集智能方法的多机器人协作协调研究

王醒策  
【摘要】:随着多机器人系统的迅速发展,21世纪伊始就对其提出了分布、智能和协同化的要求。合理体系结构和高效协作协调算法的研究重要性日益突出,本文对这两方面进行了全面深入地研究,内容分为三部分:多机器人系统体系结构研究;多机器人系统强化学习算法研究和多机器人系统群集智能算法研究,以满足多机器人系统的低通讯量,变化性,分布性,分散性和动态性的要求。 体系结构是多机器人系统的研究基础,直接决定了机器人间的相互关系和功能的分配。本文面向多机器人系统强化学习算法,设计了多机器人分层体系结构。给出了势场栅格算法,研究了模糊控制算法和黑板式通讯。这种结构的并发性好,实时功能强,能够加强机器人对变化环境的应变能力。面向多机器人系统群集智能算法,提出了多机器人意图-行为结构,对这种结构,对各机器人的行为能力和群体交互方式进行了研究。探讨了基于对策论的无通讯协调,给出了愿望竞争算法、抑制疲劳算法,研究了机器人行为设定机制和基于信息素的通讯机制,得出该结构具有分布式控制和分散的数据量的特点的结论,这适合于相似的分布式控制系统。 强化学习理论由于其自学习性和自适应性的优点而得到了广泛地关注。但此理论在应用中还存在着状态空间压缩,结构信度分配等问题。本文面对状态空间压缩问题,提出自组织动态压缩空间算法;关于结构信度分配问题,提出兼顾系统整体利益和个体利益的内外强化信号算法,对传统强化学习算法进行了重大改进。这种状态空间压缩方法加快了算法对空间的遍历,提高了算法的学习速度;合理分配信
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