收藏本站
《西北工业大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于任务划分的多机器人协调与跟踪控制研究

段清娟  
【摘要】: 多机器人系统具有容错能力强、鲁棒性高等优点,能够在复杂环境下高效、可靠地完成任务,因而得到广泛的应用,并成为当前机器人领域的研究热点。由于系统由多个机器人组成,因而存在着任务分配、资源竞争和冲突消解等问题,只有对多机器人进行有效的协调控制,才能使上述问题得到解决,进而使系统工作能力大幅度增强,工作效率显著提高,功能及工作范围明显扩大。由多个具有一定感知和决策能力的轮式移动机器人构成的多机器人系统,因具有结构简单、节能、容易控制等优点,成为多机器人系统中最具典型意义和应用前景的一类系统。本文以该系统作为研究对象,在将生物免疫机理与多智能体的协作方法相结合的基础上,对多机器人协调系统结构、合作与竞争任务下的多机器人协调和多机器人跟踪控制等问题进行了深入研究。主要研究工作如下: 1.研究了多机器人协调系统结构。在分析多机器人系统所面临任务的基础上,定义了基于任务划分的协调概念,提出了任务划分的协调分类。在深入分析多机器人系统现有体系结构和面临任务特性的基础上,提出了多机器人系统的分层分布式协调控制模型,并构建了基于任务划分的多机器人协调系统结构框架。 2.研究了基于合作任务的多机器人协调。多机器人系统是由个体机器人组成的,而多机器人协调方式与个体机器人的控制方式密切相关。本文在深入研究现有个体控制结构的基础上,将免疫选择与仲裁机理引入机器人控制体系结构中,提出一种将行为控制与认知结构相结合的混合式机器人个体控制结构,提高了机器人的适应性。基于合作任务的多机器人系统是一个高度动态的分布式系统,要求其既能对动态变化的环境和任务具有反应能力,还要具有学习与适应的能力,相互配合完成任务。本文在深入研究免疫网络模型的基础上,结合多机器人系统中各机器人完成任务时所具有的动态特性,提出了多机器人协调的合成免疫网络概念。基于独特型免疫网络模型,构建了合成免疫网络模型,设计了基于合成免疫网络机理的合作任务多机器人协调控制算法,并通过仿真试验对算法进行了验证,结果表明该算法是正确和有效的。 3.研究了基于混合任务的多机器人协调。首先研究了有竞争任务而竞争双方又无通讯的多机器人系统协调。通过对多机器人环境的分析,在对策论框架下进行竞争任务协调,重点研究了多Agent系统中敌对平衡的学习算法。在分别对竞争和合作任务的多机器人协调研究的基础上,提出了基于混合任务的多机器人协调模型,并设计了协调算法。该模型从任务划分的角度出发,建立了分层结构来处理多机器人协调,联盟之间利用零和马氏对策,联盟内部机器人之间采用基于免疫网络的协作对策。通过在仿真足球机器人平台上的实验,验证了混合任务协调算法的可行性及优越性。 4.提出了一种机器人系统的混合路径跟踪控制方法。该方法将免疫反馈机制与非时间基控制相结合,使系统不仅具有不依赖时间规划调节输出控制的特性,而且能够充分考虑机器人机械结构与电机力矩特性的要求,实现在误差较大时对控制量的限幅;通过对合适参数选取,从而改善整个控制系统的性能。对于新的动态事件,采用插入处理算法,使机器人能够适应动态变化的环境。本文拓展此方法来解决多机器人控制问题。队型控制的仿真与实物实验结果表明,该控制方法具有更好的跟踪能力,控制曲线光滑、平稳,更接近实际应用。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周军;张强;于晓洲;;利用层次任务图和多种群遗传算法的可重构计算任务划分[J];计算机辅助设计与图形学学报;2011年03期
2 赵辉;钱文光;杨丽娟;;OpenMP中负载平衡优化的分析与研究[J];福建电脑;2011年06期
3 崔汉锋,韩世强;高性能CNC系统中实时多任务处理[J];华中科技大学学报(自然科学版);1993年02期
4 李民;蒋慕蓉;肖清;高毅;;网格计算中的简单任务划分方法[J];云南大学学报(自然科学版);2007年S1期
5 孟宪福;张彦安;张晓燕;;利用粗糙集对任务和节点划分的P2P任务调度策略研究[J];计算机应用与软件;2010年02期
6 徐金玲,郑建勇;基于μC/OS-II的备用电源自动投入装置设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2005年09期
7 徐莹;;基于任务划分算法的基准程序研究[J];科技传播;2011年03期
8 曹介南;;任务划分与处理机调度的递归聚类法[J];计算机工程与科学;1992年02期
9 陈祎;王宜怀;;μC/OS-Ⅱ在应用系统中任务划分方法的研究[J];现代电子技术;2008年20期
10 李庆华,高燕,崔国华,张鹏宇,邓;MIMD模型上的数据库并行查询系统[J];高技术通讯;1995年06期
11 刘真;石教英;彭浩宇;秦爱红;;基于PC集群并行图形绘制系统综述[J];系统仿真学报;2006年S1期
12 欧伟明;;嵌入式应用软件任务划分的原则[J];单片机与嵌入式系统应用;2007年06期
13 陈思宁;;基于VxWorks的MB系列智能可编程控制器设计[J];可编程控制器与工厂自动化;2007年01期
14 李建;钟欣;;多任务编程方法在船舶电力监控系统中的应用[J];上海船舶运输科学研究所学报;2009年01期
15 胡建中,周云飞,李左章;数控系统软件任务划分与调度[J];机械与电子;1999年02期
16 陈伟,张铭钧,孟宪松;基于多目标决策理论的多机器人协调方法[J];哈尔滨工程大学学报;2003年03期
17 张文军,付永前,关治洪,王华;Windows多线程在多机器人协调控制中的应用[J];计算机与数字工程;2005年04期
18 王春铭,刘振华,郭云飞;实时操作系统中应用软件设计的任务划分[J];计算机工程;2000年07期
19 姚小民,龙卫红;并行仿真计算的任务划分问题研究[J];系统仿真学报;1994年02期
20 景奉水,谭民,侯增广,梁自泽,王云宽;基于多机器人协调的船体分段对接系统的运动学及对接精度研究[J];机器人;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张芳;林良明;;多移动机器人协调系统的主要研究内容及方向[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
2 柳林;郑志强;;多机器人任务分配技术及其在机器人足球中应用[A];2004中国机器人足球比赛暨学术研讨会论文集[C];2004年
3 黄亚楼;卢桂章;;多机器人协调运动能力的度量[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
4 罗海鹏;;网络并行计算可视化研究通过技术鉴定[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
5 陈皓;罗月童;刘晓平;;基于MPI的光子映射算法并行化[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
6 余满珍;陈启军;;一种基于启发式群聚算法的机器人全局任务调度策略研究与实现[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
7 潘泉;张洪才;戴冠中;杜宏伟;;交互式多模型滤波器及其并行实现研究[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
8 李正天;游大海;;嵌入式实时操作系统在电力系统保护中的应用[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年
9 徐青;申忠宇;赵瑾;张亮;;基于ARM的两足步行机器人系统设计[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(一)[C];2007年
10 金伟伟;刘强生;李晓彤;岑兆丰;;网格计算在大规模光学计算中的应用[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张建松 沈从乐;上海交大机器人“人丁兴旺”[N];大众科技报;2011年
2 李三宏 记者 陈涛;宜川县城有一支高素质保洁环卫队[N];延安日报;2007年
3 姚洪华 崔茂坤;北京总队七支队——充分发挥遂行任务中政治保证作用[N];人民武警;2008年
4 何鹏举张海峰 通讯员 王会亮;平陆:“百日大会战”整治脏、乱、差[N];山西经济日报;2007年
5 宋少卫;考生每天要学会思考的一件事[N];白银日报;2008年
6 毛可斌 左中甫;南京公布布长工作职责接受监督[N];中国纪检监察报;2007年
7 蒋天兵;撑起百姓健康“保护伞”[N];广安日报;2007年
8 刘兴军 金永峰;上海总队六支队科学突破难点课目[N];人民武警;2006年
9 张鸣岐 通讯员 王铭惠 左栋;全力以赴向创卫目标冲刺[N];天津日报;2007年
10 胡爱苹;浅谈企业项目建设中资料的管理与保密[N];经理日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 段清娟;基于任务划分的多机器人协调与跟踪控制研究[D];西北工业大学;2006年
2 严勇杰;多机器人系统协调与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 蒋建春;异构多核嵌入式软件关键问题研究[D];重庆大学;2011年
4 沈猛;轮式移动机器人导航控制与路径规划研究[D];西北工业大学;2006年
5 刘磊;多移动机器人编队及协调控制研究[D];华中科技大学;2009年
6 黄凯;面向特定应用的MPSoC设计流程平台研究[D];浙江大学;2008年
7 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
8 陈万米;小型足球机器人系统的实时控制及决策规划研究与实验[D];上海大学;2009年
9 雷霆;快速多极边界元并行算法的研究与工程应用[D];清华大学;2006年
10 王牛;基于动觉智能图式足球机器人运动控制[D];重庆大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段云涛;基于视觉的多机器人协调控制研究[D];浙江理工大学;2011年
2 赵金;基于NEAT的多机器人协调围捕问题研究[D];华中科技大学;2012年
3 孙锡国;动态环境下多机器人协调控制的编队方法研究[D];沈阳理工大学;2010年
4 杨开;多机器人协调运动控制系统[D];电子科技大学;2010年
5 江文辉;基于Internet的多机器人协调控制方法研究[D];华南理工大学;2012年
6 马斌奇;多机器人协作与控制策略研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 胡艳丽;计算网格中基于时间均衡的任务调度方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
8 迟涛;基于通信的多移动机器人编队控制研究[D];辽宁科技大学;2008年
9 孟芳;多移动机器人协同环境探索策略研究[D];山东大学;2007年
10 邱晓;基于人工势场的多机器人群集运动的研究[D];华中科技大学;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978