自主移動(dòng)平臺(tái)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與學(xué)習(xí)方法研究.pdf

1、自主移動(dòng)平臺(tái)以其無(wú)人系統(tǒng)下具有海上作業(yè)、陸地搜索、空中偵查等優(yōu)點(diǎn)，在海洋資源開(kāi)發(fā)、海防建設(shè)等方面發(fā)揮越來(lái)越多的作用。而移動(dòng)平臺(tái)具備較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)，能夠自適應(yīng)環(huán)境，對(duì)完成作業(yè)任務(wù)十分重要。本文主要針對(duì)無(wú)人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle, UUV)的自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題，結(jié)合人工勢(shì)場(chǎng)法和強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法，開(kāi)展了對(duì)UUV在環(huán)境中的規(guī)劃與學(xué)習(xí)研究，對(duì)于自主移動(dòng)平臺(tái)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與學(xué)習(xí)方法研究具有重要理論與實(shí)際意

2、義。
　　本文首先概括UUV在環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀及常見(jiàn)方法，針對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法動(dòng)態(tài)規(guī)劃所存在極小值和目標(biāo)不可達(dá)問(wèn)題，提出設(shè)計(jì)優(yōu)化偏轉(zhuǎn)角等改進(jìn)方法，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)方法的可行性。其次，針對(duì)靜態(tài)環(huán)境下UUV的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題，將強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法引入人工勢(shì)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，根據(jù)靜態(tài)環(huán)境建立模型，結(jié)合觀測(cè)的環(huán)境信息劃分了狀態(tài)空間和動(dòng)作空間，設(shè)計(jì)強(qiáng)化函數(shù)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了UUV在靜態(tài)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃具有自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力。再次，針對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境，基于

3、預(yù)測(cè)思想設(shè)計(jì)了障礙物的避碰范圍層，提出UUV的運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)方法。在強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法中引入資格跡(Eligibility trace)，并改進(jìn)了強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法的信度分配問(wèn)題，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的自適應(yīng)避障規(guī)劃和學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)。最后，采用自主移動(dòng)機(jī)器人(UGV)模擬UUV驗(yàn)證水平面自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法，設(shè)計(jì)了典型環(huán)境案例，通過(guò)UGV所配置的傳感器和自主控制器完成未知環(huán)境下自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，以便驗(yàn)證所研究方法在未知環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自主規(guī)劃的學(xué)習(xí)能