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《哈尔滨工程大学》 2006年
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多水下机器人分布式智能控制技术研究

由光鑫  
【摘要】:在诸如较大规模的区域海洋学采样、侦察,多异构平台协作作业、高可靠性智能水下机器人(AUV)系统等领域,多水下机器人系统具有单机器人系统不可比拟的优势。本论文主要讨论了多水下机器人分布式协作控制体系结构和相互协调技术,这是解决多水下机器人走向实用化所必须解决的首要问题。 对于面向任务的多AUV系统,控制不仅面临着资源和任务的自动优化分配等松耦合协作,而且必须在硬件能力范围之内实现实时的紧耦合协作。对于松耦合协作,本文试图模拟经济活动中的市场交易现象,将系统的优化计算建立在“市场”框架之上,以解决在通信受限、单个AUV能力受限等条件下的协调问题。不同条件下v-MDTSP类型任务的数值分析表明,基于“边际”代价计算的“市场”框架在通信容错、降低计算复杂度以及系统可扩展性等方面具有很大的优势。通过加入“单件利润”交易方式,使得每个AUV可以获得更多的共享信息,大大提高了“市场”框架的最终优化结果,在绝大部分情况下都明显优于基于遗传算法的集中式控制。作为一种分布式控制方式,“市场”框架在处理不同耦合度,不同时间约束等条件下的复杂协作控制时,实现也更为简单、有效。对于紧耦合协作控制,采用了基于行为的控制方式,以满足那些快节奏、大量数据交换的实施协调作业。两种不同类型的多AUV协作通过基于“技能”概念的S~2BHCA控制结构模型来支持:任务层支持松耦合计算,“技能”层支持紧耦合协作。“技能”概念通过在不同的控制层内赋予不同的含义,将这两种不同的控制思想有机链接起来。 为了支持多AUV系统的调试和验证,本文提出一个基于MAS概念的、面向较大规模多AUV系统的、可扩展的分布式仿真环境以及设计了包括两台AUV的海上试验系统。仿真和实验结果表明,“市场”框架和S~2BHCA控制结构模型在解决多AUV系统的控制设计与实现方面的具有现实的指导意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 姜大鹏;多水下机器人协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 孟宪松;多水下机器人系统合作与协调技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 姜丽梅;弱通信条件下多AUV编队控制及协作机制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 宋玉;基于市场框架的多AUV协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 常文君,刘建成,于华南,徐玉如;水下机器人运动控制与仿真的数学模型[J];船舶工程;2002年03期
2 梁建宏,王田苗,魏洪兴,刘淼,王晓君;水下仿生机器鱼的研究进展IV——多仿生机器鱼协调控制研究[J];机器人;2002年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 仇红剑;赵伟;夏庆锋;;水中机器人2D仿真的策略优化[J];兵工自动化;2011年12期
2 张磊;庞永杰;李晔;孙玉山;;舵桨联合操纵的自主式水下机器人运动控制[J];北京工业大学学报;2011年01期
3 甘永;万磊;庞永杰;;高速无舵翼水下机器人运动控制研究[J];船舶工程;2006年04期
4 吴小平;冯正平;朱继懋;;四元数法在AUV六自由度仿真中的应用[J];船舶工程;2007年01期
5 唐旭东;庞永杰;李晔;;水下机器人运动的免疫控制方法[J];电机与控制学报;2007年06期
6 唐旭东;庞永杰;李晔;;基于S模型的水下机器人改进人工免疫控制器[J];大连海事大学学报;2008年01期
7 李璐琼;张福斌;李勇强;;基于自治水下机器人纵向运动的滑模定深控制[J];电子设计工程;2013年07期
8 王丽荣,甘永,徐玉如,万磊;滑模观测器在水下机器人推力器故障诊断中的应用[J];哈尔滨工程大学学报;2005年04期
9 王波;苏玉民;李晔;梁霄;;Maneuverability simulation of a mini autonomous underwater vehicle[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2010年02期
10 孙玉山,甘永,万磊,庞永杰;堤坝检测水下机器人模糊自适应控制方法研究[J];海洋工程;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 李岳明;郭冰洁;庞永杰;;滑模变结构控制削弱抖振的一种方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 唐旭东;庞永杰;李晔;秦再白;;基于蚁群优化的水下机器人FNN控制方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 唐旭东;庞永杰;李晔;万磊;;基于改进PSO的水下机器人S面运动控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 张赫;庞永杰;唐旭东;秦再白;;基于VC和Vega联合开发的智能水下机器人仿真系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 翟宇毅;刘亮;张瑞勇;罗焕新;;一种新型超小型水下机器人的控制器设计[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
6 张韶光;张剑波;肖熙;;浅海海底管线检测艇操纵性和运动仿真研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
7 唐旭东;庞永杰;李晔;张赫;;水下机器人改进免疫控制方法[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
8 李晔;唐旭东;庞永杰;万磊;;水下机器人S面运动控制器及其混合学习算法[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
9 李晔;由光鑫;庞永杰;万磊;;水下机器人视景仿真系统的设计[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李宏凯;类壁虎机器人的仿生控制:从行为观测到控制实现[D];南京航空航天大学;2010年
2 李刚;穿梭潜器水动力特性的数值模拟和试验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 唐旭东;智能水下机器人水下管道检测与跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 常文君;基于神经网络的多水下机器人协调控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 仲宇;分布式强化学习理论及在多机器人中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
6 成巍;仿生水下机器人仿真与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
7 陈柏;基于液体环境的内窥镜机器人的研究[D];浙江大学;2005年
8 李尚荣;NiTi记忆合金动态特性实验研究及其在仿生机器鱼上的应用[D];中国科学技术大学;2006年
9 张韶光;潜式浅海海底管线检测维修船航行与坐落运动特性和智能控制技术研究[D];上海交通大学;2005年
10 柳林;多机器人系统任务分配及编队控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张书宁;新一代深潜救生艇动力定位系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 邓威;带缆遥控水下机器人三维运动滑模控制研究[D];华南理工大学;2011年
3 刘世聪;机器人避障算法研究[D];东北石油大学;2011年
4 邓韶斌;基于AVR单片机的智能移动机器人控制系统研究与实现[D];南京航空航天大学;2009年
5 谢强德;路口多车协作算法研究及硬件仿真[D];上海交通大学;2011年
6 刘鹏;一种仿生机器海豚的机械设计及其运动分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 王玉甲;自主式水下机器人推进器及舵状态监测研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
8 高剑;自主式水下航行器的建模与自适应滑模控制[D];西北工业大学;2004年
9 刘希民;机器鱼群体协调运动规划研究及单体系统设计[D];中国海洋大学;2004年
10 贾智宏;水下机器人仿真模型及定位系统研究[D];南京理工大学;2004年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严卫生,许晖,石秀华,杜向党,曹永辉;自主水下航行器制导系统的设计[J];船舶工程;2003年05期
2 严浙平;陈涛;秦政;周佳加;;灰色动态预测在AUV传感器故障诊断中的应用[J];传感技术学报;2008年06期
3 易晟,樊晓平,罗熊;平面移动机器人最短路径规划的几何算法研究[J];长沙铁道学院学报;2003年01期
4 马国梁,陈庆伟,胡维礼;混合系统:回顾与展望[J];东南大学学报(自然科学版);2003年S1期
5 刘成林;田玉平;;具有不同通信时延的多个体系统的一致性[J];东南大学学报(自然科学版);2008年01期
6 杨芙清,梅宏,李克勤;软件复用与软件构件技术[J];电子学报;1999年02期
7 王晓丽;洪奕光;;多智能体系统分布式控制的研究新进展[J];复杂系统与复杂性科学;2010年Z1期
8 曹志强,张斌,谭民;基于行为的多移动机器人实时队形保持[J];高技术通讯;2001年10期
9 高志军,颜国正,丁国清,颜德田,陈忠泽;多机器人协调与合作系统的研究现状和发展[J];光学精密工程;2001年02期
10 王醒策,张汝波,顾国昌;基于势场栅格法的机器人全局路径规划[J];哈尔滨工程大学学报;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 孟宪松;多水下机器人系统合作与协调技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 柳林;多机器人系统任务分配及编队控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 董炀斌;多机器人系统的协作研究[D];浙江大学;2006年
4 甘永;水下机器人运动控制系统体系结构的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
5 杨文;多智能体系统一致性问题研究[D];上海交通大学;2009年
6 杨莹;几类随机混杂系统的稳定性分析及其控制[D];西安电子科技大学;2009年
7 雷斌;群体机器人系统合作控制问题研究[D];武汉理工大学;2009年
8 向先波;二阶非完整性水下机器人的路径跟踪与协调控制研究[D];华中科技大学;2010年
9 佘莹莹;多智能体系统一致性若干问题的研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王兢;水下机器人编队系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
2 陈伟;多移动机器人协调避碰及编队问题研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 景跃华;基于多智能体的公路施工机群通信系统的研究[D];河北工业大学;2005年
4 徐宏根;多水下机器人编队协调问题研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 王作为;基于进化算法的智能机器人行为学习研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 林永屹;基于Backstepping的船舶航向非线性控制方法的研究[D];大连海事大学;2007年
7 郭磊;自主式水下机器人基于行为的控制方法研究[D];中国海洋大学;2008年
8 赵建;鱼群集群行为的建模与仿真[D];太原科技大学;2008年
9 李锋;多智能体Q学习在多AUV协调中的应用与仿真[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 姜磊;弱通信条件下水下机器人协调方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 赵宁宁;徐德民;严卫生;高剑;王金华;;多自主水下航行器编队控制系统设计[J];火力与指挥控制;2011年01期
2 周伟江;陈涛;任牧青;;基于虚拟领航者的UUV空间编队方法[J];应用科技;2011年11期
3 王芳;万磊;李晔;苏玉民;徐玉如;;欠驱动AUV的运动控制技术综述[J];中国造船;2010年02期
4 管增辉;马元;栾宁;;基于LCM的无人水面机器人软件系统设计[J];现代电子技术;2013年20期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 雷艳敏;多机器人系统的动态路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 姜大鹏;多水下机器人协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 吴宪祥;微型足球机器人位姿辨识与群智能路径规划技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 杨燕;水下航行器编队运动规划与稳定性研究[D];天津大学;2012年
5 姜丽梅;弱通信条件下多AUV编队控制及协作机制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 尚桂杨;移动式水下观测网验证平台[D];上海交通大学;2011年
2 高鹏;受通讯距离约束的UUV编队控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 黄硕;面向多区域地形勘察的UUV群体使命规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 任牧青;基于声观通的AUV三维编队控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 姜磊;弱通信条件下水下机器人协调方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 谭民,范永,徐国华;机器人群体协作与控制的研究[J];机器人;2001年02期
2 曹长江,张琛,冯建智;多微型机器人系统的协调策略的研究[J];机器人;2001年03期
3 戴学丰,边信黔;6自由度水下机器人轨迹控制仿真研究[J];系统仿真学报;2001年03期
4 程启明;新型模糊神经网络控制器的设计及应用研究[J];系统仿真学报;2001年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张铭钧,韩金华,李洪志;基于神经网络的水下机器人航向角跟踪控制[J];哈尔滨工程大学学报;1999年06期
2 滕宇浩,张将,刘健;水下机器人多功能作业工具包[J];机器人;2002年06期
3 刘红;发掘红薯的启示──《水下机器人》组稿过程[J];科技与出版;2002年01期
4 邹丹,张铭钧,韩志学;水下机器人覆盖式作业区探测方法[J];哈尔滨工程大学学报;2003年04期
5 彭学伦;水下机器人的研究现状与发展趋势[J];机器人技术与应用;2004年04期
6 奚崇德;;水下机器人[J];船艇;1987年12期
7 ;活跃在海底的水下机器人[J];船舶物资与市场;1999年04期
8 甘永,王丽荣,刘建成,徐玉如;水下机器人嵌入式基础运动控制系统[J];机器人;2004年03期
9 wilson;;国外机器人竞赛荟萃[J];电子制作;2011年09期
10 ;8A4水下机器人显示控制系统问世[J];电子质量;1997年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄海;万磊;庞永杰;秦再白;;船体检测遥控水下机器人控制系统结构[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
2 桑恩方;;用水下机器人进行堤坝安全隐患检测[A];泄水建筑物安全及新材料新技术应用论文集[C];2010年
3 王宏健;王琳琳;潘立鑫;;水下机器人近水面横摇与能耗控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 熊华胜;严浙平;;水下机器人水动力系数估计及其在航向鲁棒控制中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 陈维山;周杨;;仿鳐鱼水下机器人自主游动建模与仿真[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
6 谢海斌;林龙信;沈林成;;仿生水下机器人仿真系统设计与实现[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 李晔;由光鑫;庞永杰;万磊;;水下机器人视景仿真系统的设计[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
8 孙斌;张艾群;;液压系统在水下机器人的应用[A];救捞专业委员会2004年学术交流会论文集[C];2004年
9 张文瑶;;美国海军水下机器人发展新情况[A];中国造船工程学会修船技术学术委员会船舶维修理论与应用论文集第八集(2005—2006年度)[C];2006年
10 ;我国设计生产的水下机器人装备海军[A];中国航海学会救捞专业委员会99年优秀论文选[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈惠玲;我国引进深海水下机器人“海狮”号[N];中国矿业报;2009年
2 通讯员 金声;水下机器人技术国家级重点实验室竣工[N];中国船舶报;2009年
3 胡捷递 记者 姜雪松;水下机器人实验室通过验收[N];哈尔滨日报;2009年
4 化所;沈阳自动化所水下机器人两课题通过验收[N];中国船舶报;2010年
5 记者 罗沙 张旭东;海洋局派出水下机器人,核查溢油处置[N];新华每日电讯;2011年
6 记者 罗沙 张旭东;中国海洋局使用水下机器人核查溢油处置[N];经济参考报;2011年
7 桑恩方 卞红雨;水下机器人为堤坝做B超[N];中国水利报;2005年
8 任馨宇 记者 王春;“海龙号”3500米水下机器人成功用于深海科考[N];科技日报;2009年
9 本报通讯员 戴晓峰 由晓雪 记者 由庆祝;徐玉如的水下机器人情怀[N];中国工业报;2010年
10 胡荣山;上海海事大学水下机器人研究取得最新应用成果[N];中国海洋报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高延增;超小型水下机器人关键性能提升技术研究[D];华南理工大学;2010年
2 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 林龙信;仿生水下机器人的增强学习控制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 姜大鹏;多水下机器人协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 潘立鑫;水下机器人近水面横遥减摇控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 杨立平;舵桨联控式水下机器人容错控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 温秀平;水下机器人特性分析及其控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
8 齐雪;自主水下机器人操纵运动的非线性控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 梁霄;微小型水下机器人运动控制及可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 王建国;水下机器人运动控制与故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕新昱;水下机器人舵机控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐长密;水下机器人—机械手系统动力学建模及运动控制研究[D];中国海洋大学;2010年
3 韩志学;海流作用下水下机器人区域探测规划方法[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 王月;基于群集智能的多水下机器人协调研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 戴军;基于遗传算法的水下机器人模糊控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2002年
6 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王飞;水下机器人在潜艇附近运动时的水动力计算[D];哈尔滨工程大学;2003年
8 李鹏;水下机器人导航系统传感器的仿真[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 韩丽洁;水下机器人任务规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 郑曙光;基于模糊、神经网络技术的水下机器人运动控制的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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