本文選題：仿生機器魚 + 協(xié)作控制��； 參考：《蘭州交通大學》2014年碩士論文

【摘要】：近年來，隨著人類對于海洋資源的勘探、水環(huán)境的檢測，以及軍事等應(yīng)用需求的增長，使得多水下仿生機器人系統(tǒng)的協(xié)作控制問題成為多機器人系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點之一。由于水環(huán)境的復雜性以及機器魚動力學行為的非線性特性，對仿生機器魚、以及仿生機器魚群體進行精確控制變得極為困難。本文針對多仿生機器魚系統(tǒng)的協(xié)作編隊、物體搬運以及精確的位姿控制等問題展開研究，主要工作內(nèi)容如下： 1.針對具有非完整約束的仿生機器魚位姿控制問題，，提出了兩種路徑跟蹤控制算法。在第一種算法中，利用模糊控制器來調(diào)節(jié)機器魚的線速度與角速度，實現(xiàn)機器魚對其預定軌跡的穩(wěn)定跟蹤；第二種算法中，首先利用模糊控制器對機器魚線速度進行控制，然后利用Bezier曲線方法對路徑進行規(guī)劃，并對機器魚角速度進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了機器魚對其參考軌跡的精確跟蹤。 2.針對具有固定拓撲的多仿生機器魚編隊控制問題，提出了三種分層控制方案。1)利用一致性理論建立了編隊參考點分布式估計算法和實現(xiàn)了機器魚對其期望位置的精確跟蹤。2)利用一致性理論建立了編隊參考點的分布式估計算法，采用非線性控制器實現(xiàn)機器魚對其期望位姿精確跟蹤。3)利用一致性理論與模糊控制器分別實現(xiàn)了編隊參考點分布式估計和機器魚對期望軌跡的穩(wěn)定跟蹤。所提控制方法解決了具有非完整約束的多仿生機器魚編隊的形成和保持問題。 3.針對多仿生機器魚的協(xié)作搬運問題，提出了兩種分布式協(xié)作搬運策略。1)將箱子作為虛擬Leader，仿生機器魚作為Follower，在完成任務(wù)的過程中，在通過一致性算法保持同步的同時，各機器魚依據(jù)箱子與目標位置之間的相互關(guān)系確定其位姿與推力，進而協(xié)調(diào)地推動箱子到達其目標位置。2)通過將被推箱子視為一個Leader，提出了一種將協(xié)作搬運任務(wù)轉(zhuǎn)化為編隊控制問題的分布式控制算法。其中，機器魚的角速度和線速度分別采用Bezier曲線方法及模糊控制器進行調(diào)節(jié)，所提策略不僅實現(xiàn)了多仿生機器魚運動的同步，而且完成了對箱子的分布式協(xié)作搬運。
[Abstract]:In recent years , with mankind ' s exploration of marine resources , the detection of water environment and the increase of military application demand , the problem of cooperative control of multi - underwater bionic robot system becomes one of the hot topics in the field of multi - robot system .

In the first algorithm , the linear velocity and the angular velocity of the machine fish are adjusted by using the fuzzy controller , and the stable tracking of the machine fish to its predetermined trajectory is achieved .
in that second algorithm , firstly , the linear velocity of the machine is control by a fuzzy controller , then the path is plan by a Bezier curve method , and the angular velocity of the machine fish is adjusted , so that accurate tracking of the reference trajectory of the machine fish is realized .

2 . Aiming at the control problem of multi - bionic machine fish formation with fixed topology , three hierarchical control schemes are put forward . 1 ) The distributed estimation algorithm of formation reference point is established by using consistency theory .

3 . Aiming at the problem of cooperative handling of multi - bionic robotic fish , two kinds of distributed cooperative transportation strategies are proposed . 1 ) The box is used as the virtual leader , and the bionic robot fish is used as Follower . In the process of completing the task , each machine fish determines its pose and thrust based on the mutual relation between the box and the target position , and then coordinates pushing the box to reach its target position .
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP242;TB17

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本文編號：2096133