基于Agent的水下機(jī)器人運動控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu).pdf

1、隨著人類對海洋探測與資源開發(fā)的不斷增加,能夠在復(fù)雜海洋環(huán)境下進(jìn)行自主作業(yè)的水下機(jī)器人受到越來越廣泛的重視。作為一類人工智能系統(tǒng),自主式水下機(jī)器人必須具備高度的自主性、可靠性及海洋環(huán)境適應(yīng)性,而確定一個合理完善的體系結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)水下機(jī)器人上述特征的關(guān)鍵。運動控制系統(tǒng)是自主式水下機(jī)器人的兩大子系統(tǒng)之一,研究其體系結(jié)構(gòu)的組成和實現(xiàn)技術(shù)無疑具有重要的意義。
　　 論文以“十一五”期間研制的“ZT-AUV”自主式水下機(jī)器人為對象,考慮到其使

2、命任務(wù)的具體要求、傳感器搭載及執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置,結(jié)合Agent技術(shù)和行為主義的思想,將水下機(jī)器人運動控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為黑板系統(tǒng)、行為元Agent組、反射行為Agent組和執(zhí)行Agent四個部分。其中黑板系統(tǒng)是水下機(jī)器人信息處理及管理中心,同時也是各Agent的行為調(diào)度中心;行為元Agent組是運動控制器的實現(xiàn)單元,通過一定的運動控制算法使水下機(jī)器人完成“行進(jìn)”、“轉(zhuǎn)艏”和“升沉”三種基本行為;反射行為Agent組是系統(tǒng)的行為“備份”單元,

3、主要處理系統(tǒng)故障時的行為保持問題:執(zhí)行Agent最終實現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動。上述體系結(jié)構(gòu)具有很好的魯棒性、靈活性和可擴(kuò)展性。文中對該體系結(jié)構(gòu)中涉及到的相關(guān)知識和技術(shù)在理論研究和工程應(yīng)用方面進(jìn)行了探討。
　　 在黑板系統(tǒng)部分針對水下機(jī)器人運動信息給出了一種數(shù)據(jù)處理流程,對滑模觀測器在水下機(jī)器人傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方面的應(yīng)用作了仿真研究:對STF算法進(jìn)行了研究,針對水下傳感器的數(shù)據(jù)特點對算法提出了改進(jìn),并將其應(yīng)用于水下機(jī)器人多傳感

4、器數(shù)據(jù)時空融合。
　　 在行為元Agent組部分探討了智能算法在運動控制中的應(yīng)用,提出了一種IPSO算法用于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的參數(shù)自尋優(yōu)設(shè)計。對基于支持向量機(jī)模型的廣義預(yù)測控制方法在水下機(jī)器人運動控制中的應(yīng)用作了仿真研究。針對實際試驗過程中高航速情況下傳統(tǒng)S面控制器艏向控制困難的情況,提出了基于速度補償?shù)母倪M(jìn)方法;對垂向運動控制時出現(xiàn)的“積分飽和”現(xiàn)象進(jìn)行了分析,提出了一種基于運動狀態(tài)評估結(jié)果來動態(tài)調(diào)整積分項的方法,消除了“積