自動投餌機器船的軌跡優(yōu)化方法研究.pdf

1、隨著人們生活水平的不斷提高，水產(chǎn)品的需求也越來越大，我國早已成為水產(chǎn)品養(yǎng)殖、生產(chǎn)和消費大國，2014年全國水產(chǎn)品消費量大幅上升，取得了前所未有的經(jīng)濟效益。池塘養(yǎng)殖是河蟹養(yǎng)殖的主要的養(yǎng)殖方式之一。池塘養(yǎng)殖雖然較為便利，養(yǎng)殖成本也較少，但是存在著養(yǎng)殖分散、多數(shù)養(yǎng)殖戶不具備水產(chǎn)養(yǎng)殖的相關(guān)專業(yè)知識，缺乏規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)，從而導(dǎo)致養(yǎng)殖過程機械化程度較低、產(chǎn)品規(guī)格差異比較大、水質(zhì)污染嚴(yán)重、產(chǎn)品安全沒有保障等諸多問題。
　　本文主要介紹一種

2、應(yīng)用于河蟹養(yǎng)殖的自動投餌機器船，在成熟理論的指導(dǎo)下，通過實驗數(shù)據(jù)的擬合及仿真，選擇合適的算法對機器船的運動路徑進行研究和優(yōu)化，并通過GPS實現(xiàn)自主導(dǎo)航。目的是提高機器船投餌的均勻性和實際的工作效率。全文結(jié)構(gòu)如下:
　　第一部分，主要介紹了自動投餌機器船軌跡優(yōu)化研究的現(xiàn)實意義，對自動導(dǎo)航船路徑優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并簡單介紹了本文主要的研究內(nèi)容及工作安排。
　　第二部分，先從自動投餌機的投餌原理和主要技術(shù)參數(shù)出發(fā)，運用幾何

3、學(xué)和物理學(xué)的方法，建立導(dǎo)航船軌跡數(shù)學(xué)模型，然后對機器船運動方程、拋料盤的運動特點、餌料顆粒的運動軌跡以及餌料區(qū)域分布的特點進行分析，為后文的自動投餌機器船路徑優(yōu)化計算打好了基礎(chǔ)。
　　第三部分，從理論的角度詳細(xì)分析了幾種比較成熟的累積速率數(shù)學(xué)模型，其次介紹了餌料分布模型的兩種影響因子，并提出了射流的連續(xù)性假設(shè)和影響因素不變假設(shè)。然后通過實驗?zāi)M投餌環(huán)境，并使用MATLAB對不同斷面的曲線進行最小二乘法擬合及可視化顯示，最后建立實際

4、的餌料累積速率數(shù)學(xué)模型。
　　第四部分，首先詳細(xì)介紹了多目標(biāo)優(yōu)化問題的原理與算法，簡單敘述了帶約束問題的優(yōu)化求解方法。然后通過線性加權(quán)法將多目標(biāo)優(yōu)化問題變?yōu)閱文繕?biāo)優(yōu)化的函數(shù)，最后使用乘子罰函數(shù)算法將帶約束條件的問題轉(zhuǎn)化為無約束條件的問題進行求解。
　　第五部分，首先提出了機器船軌跡優(yōu)化問題中的約束條件以及沿指定空間路徑優(yōu)化設(shè)計中的一些問題，然后分析了投餌均勻性的一些影響因素和機器船軌跡優(yōu)化的方法，并通過上一章介紹的算法對目標(biāo)