多水下機(jī)器人分布式智能控制技術(shù)研究.pdf

1、在諸如較大規(guī)模的區(qū)域海洋學(xué)采樣、偵察，多異構(gòu)平臺協(xié)作作業(yè)、高可靠性智能水下機(jī)器人(AUV)系統(tǒng)等領(lǐng)域，多水下機(jī)器人系統(tǒng)具有單機(jī)器人系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢。本論文主要討論了多水下機(jī)器人分布式協(xié)作控制體系結(jié)構(gòu)和相互協(xié)調(diào)技術(shù)，這是解決多水下機(jī)器人走向?qū)嵱没仨毥鉀Q的首要問題。 對于面向任務(wù)的多AUV系統(tǒng)，控制不僅面臨著資源和任務(wù)的自動優(yōu)化分配等松耦合協(xié)作，而且必須在硬件能力范圍之內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)時的緊耦合協(xié)作。對于松耦合協(xié)作，本文試圖模擬經(jīng)濟(jì)活

2、動中的市場交易現(xiàn)象，將系統(tǒng)的優(yōu)化計算建立在“市場”框架之上，以解決在通信受限、單個AUV能力受限等條件下的協(xié)調(diào)問題。不同條件下v-MDTSP類型任務(wù)的數(shù)值分析表明，基于“邊際”代價計算的“市場”框架在通信容錯、降低計算復(fù)雜度以及系統(tǒng)可擴(kuò)展性等方面具有很大的優(yōu)勢。通過加入“單件利潤”交易方式，使得每個AUV可以獲得更多的共享信息，大大提高了“市場”框架的最終優(yōu)化結(jié)果，在絕大部分情況下都明顯優(yōu)于基于遺傳算法的集中式控制。作為一種分布式控制方

3、式，“市場”框架在處理不同耦合度，不同時間約束等條件下的復(fù)雜協(xié)作控制時，實(shí)現(xiàn)也更為簡單、有效。對于緊耦合協(xié)作控制，采用了基于行為的控制方式，以滿足那些快節(jié)奏、大量數(shù)據(jù)交換的實(shí)施協(xié)調(diào)作業(yè)。兩種不同類型的多AUV協(xié)作通過基于“技能”概念的S2BHCA控制結(jié)構(gòu)模型來支持：任務(wù)層支持松耦合計算，“技能”層支持緊耦合協(xié)作?！凹寄堋备拍钔ㄟ^在不同的控制層內(nèi)賦予不同的含義，將這兩種不同的控制思想有機(jī)鏈接起來。 為了支持多AUV系統(tǒng)的調(diào)試和驗證