發(fā)布時(shí)間：2017-10-11 12:15

  本文關(guān)鍵詞：信息驅(qū)動(dòng)的多AUV網(wǎng)絡(luò)協(xié)作采樣研究

  更多相關(guān)文章： AUV 協(xié)同估計(jì) 旋轉(zhuǎn)一致性 協(xié)同控制 分布式算法 多智能體系統(tǒng)

【摘要】：多自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)系統(tǒng)是未來(lái)海洋探測(cè)和開發(fā)應(yīng)用的重要工具。這類多AUV系統(tǒng)可以適用于大量的海洋科學(xué)研究以及海洋商業(yè)開發(fā),例如海洋生物研究以及海洋資源探測(cè)與開發(fā)。由于海洋探索任務(wù)的復(fù)雜性越來(lái)越高,應(yīng)用協(xié)同工作的AUV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而不是單個(gè)昂貴的AUV成為了新興起的研究潮流。通常情況下,裝載有傳感器的AUV網(wǎng)絡(luò)在協(xié)同估計(jì)任務(wù)和協(xié)同控制任務(wù)中顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì),并且可以較大幅度地提升整個(gè)系統(tǒng)的效率和魯棒性。本文研究了基于多AUV的協(xié)同采樣以及多AUV的協(xié)同控制。在深入分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,經(jīng)過對(duì)多AUV系統(tǒng)海洋環(huán)境協(xié)同采樣問題和多AUV的協(xié)同控制問題的研究,本文獲得的主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下:(1)提出了基于羽流物理特性的梯度設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,本文采取了基于一致性的分布式估計(jì)算法。這個(gè)算法可以使傳感器網(wǎng)絡(luò)跟蹤所有的n個(gè)傳感器測(cè)量值的平均值。此一致性估計(jì)器的架構(gòu)在解決數(shù)據(jù)融合問題上發(fā)揮著非常重要的作用,因而可以應(yīng)用于對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分布式濾波。仿真算例驗(yàn)證了該一致性估計(jì)算法的有效性。(2)通過引入三維的旋轉(zhuǎn)矩陣和一個(gè)速度一致性量,本文得到了旋轉(zhuǎn)一致性運(yùn)動(dòng)控制算法。通過應(yīng)用此算法,多智能體系統(tǒng)達(dá)到了期望的旋轉(zhuǎn)一致性。此外,理論推導(dǎo)證明二階多智能體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)形式由通信拓?fù)�、控制律阻尼系�?shù)和引入旋轉(zhuǎn)矩陣的歐拉角共同影響。特別地,當(dāng)阻尼系數(shù)大于一個(gè)上界、歐拉角等于一個(gè)閾值以及通信拓?fù)渚哂兄辽僖粋�(gè)有向拓展樹時(shí),多智能體系統(tǒng)就達(dá)到了旋轉(zhuǎn)一致性。對(duì)于基于一致性的跟蹤控制算法,研究發(fā)現(xiàn)此協(xié)議可使分布式二階運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在達(dá)到旋轉(zhuǎn)一致性的同時(shí)還能跟蹤一個(gè)虛擬的leader。此算法只要求一部分的智能體可以獲得leader信息,并且所有的智能體之間只進(jìn)行本地交互。這一部分收斂性分析用到的數(shù)學(xué)工具包括矩陣論,線性系統(tǒng)理論等。仿真結(jié)果表明了上述旋轉(zhuǎn)一致性算法的有效性。(3)針對(duì)海洋環(huán)境的非線性和復(fù)雜性,提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分布式濾波算法。結(jié)合梯度控制方法,將此濾波算法應(yīng)用到可移動(dòng)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)中,研究發(fā)現(xiàn),相較于靜態(tài)的傳感器網(wǎng)絡(luò),基于梯度控制的可移動(dòng)的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具有更好的估計(jì)精度。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：AUV 協(xié)同估計(jì) 旋轉(zhuǎn)一致性 協(xié)同控制 分布式算法 多智能體系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.941;U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究目的與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 海洋協(xié)作采樣在相關(guān)領(lǐng)域的研究與進(jìn)展10-12
• 1.2.2 多AUV的協(xié)同控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 背景知識(shí)17-25
• 2.1 羽流理論模型17-18
• 2.2 海洋環(huán)境模型18-19
• 2.3 穩(wěn)定性理論19-21
• 2.3.1 基本定義19-20
• 2.3.2 Lyapunov穩(wěn)定性定理20-21
• 2.4 分布式控制相關(guān)理論21-24
• 2.4.1 基本定義21-22
• 2.4.2 矩陣?yán)碚?/span>22-23
• 2.4.3 多智能體信息一致性23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基于流體模型的梯度設(shè)計(jì)25-35
• 3.1 通量散度的梯度設(shè)計(jì)25-28
• 3.1.1 流體速度不變的梯度26-27
• 3.1.2 在羽流源下梯度特性27
• 3.1.3 在羽流匯下梯度特性27-28
• 3.2 基于一致性的分布式估計(jì)方法28-35
• 3.2.1 一致性估計(jì)方法29-32
• 3.2.2 仿真結(jié)果32
• 3.2.3 結(jié)論32-35
• 第四章 多智能體分布式旋轉(zhuǎn)跟蹤控制35-57
• 4.1 基于旋轉(zhuǎn)耦合矩陣的分布式旋轉(zhuǎn)一致性控制35-46
• 4.1.1 基于相對(duì)阻尼的分布式旋轉(zhuǎn)一致性算法的收斂性分析35-44
• 4.1.2 仿真結(jié)果44-45
• 4.1.3 結(jié)論45-46
• 4.2 基于旋轉(zhuǎn)變換的分布式跟蹤控制46-57
• 4.2.1 有向通信拓?fù)湎碌亩A智能體網(wǎng)絡(luò)的旋轉(zhuǎn)一致性47-52
• 4.2.2 多智能體系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)一致性跟蹤控制52-54
• 4.2.3 仿真結(jié)果54-56
• 4.2.4 結(jié)論56-57
• 第五章 分布式源追蹤算法57-75
• 5.1 基于模型驅(qū)動(dòng)的分布式源追蹤算法57-63
• 5.1.1 線性最優(yōu)估計(jì)57-58
• 5.1.2 分布式卡爾曼濾波58-61
• 5.1.3 仿真結(jié)果61-62
• 5.1.4 結(jié)論62-63
• 5.2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分布式源追蹤算法63-75
• 5.2.1 基于量測(cè)數(shù)據(jù)的估計(jì)算法64-65
• 5.2.2 基于量測(cè)數(shù)據(jù)的遞歸估計(jì)算法65-67
• 5.2.3 基于量測(cè)數(shù)據(jù)的分布式估計(jì)算法67-70
• 5.2.4 仿真結(jié)果70-72
• 5.2.5 結(jié)論72-75
• 第六章 結(jié)論與研究展望75-77
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82-83
• 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)83-84
• 發(fā)表學(xué)術(shù)論文84-85

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3 朱建偉,陳健;多智能體系統(tǒng)技術(shù)概論[J];機(jī)電設(shè)備;2004年03期

4 馮元珍;;多智能體系統(tǒng)一致性問題綜述[J];長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

5 孟亞偉;;一類具有時(shí)滯和領(lǐng)導(dǎo)者的二階離散多智能體系統(tǒng)一致性[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

6 劉學(xué)良;胥布工;;二階多智能體系統(tǒng)的跟隨者-多領(lǐng)導(dǎo)者聚集控制[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

7 苗國(guó)英;馬倩;;多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制研究綜述[J];南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年05期

8 段廣洪,錢立,王君英,雷家,劉丹,林小峰;多智能體系統(tǒng):一種新型的生產(chǎn)運(yùn)行模式[J];中國(guó)機(jī)械工程;1998年02期

9 李振興;季海波;;線性多智能體系統(tǒng)的分布式魯棒趨同[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年S1期

10 葛恩順;包磊;;基于空間決策多智能體系統(tǒng)的海戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)[J];電光與控制;2009年05期

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1 楊熙;王金枝;;多智能體系統(tǒng)一致性的魯棒性分析[A];第五屆全國(guó)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會(huì)議論文（摘要）匯集[C];2009年

2 張亞;田玉平;;離散時(shí)間多智能體系統(tǒng)一致的權(quán)重條件[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

3 張文廣;郭振凱;;一類高階多智能體系統(tǒng)的一致控制研究[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)C卷[C];2011年

4 肖晴;許維勝;吳啟迪;;多智能體系統(tǒng)用于企業(yè)集成[A];1998年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1998年

5 楊熙;王金枝;;Leader-Follower結(jié)構(gòu)下多智能體系統(tǒng)一致性的魯棒性能分析[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

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7 賀晨龍;黃麗湘;張繼業(yè);;多車輛編隊(duì)協(xié)作控制[A];第十一屆全國(guó)非線性振動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第八屆全國(guó)非線性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

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9 楊洪勇;路蘭;李曉;;時(shí)延多智能體系統(tǒng)的群集運(yùn)動(dòng)[A];第五屆全國(guó)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會(huì)議論文（摘要）匯集[C];2009年

10 李韜;張紀(jì)峰;;一類多智能體系統(tǒng)的漸近最優(yōu)分散控制[A];第25屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2006年

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1 孟亞偉;一類具有時(shí)滯和領(lǐng)導(dǎo)者的二階多智能體系統(tǒng)的一致性[D];重慶師范大學(xué);2013年

2 劉孝琪;多智能體系統(tǒng)一致性及其在蜂擁控制中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2013年

3 王琛陽(yáng);帶領(lǐng)導(dǎo)者的多智能體系統(tǒng)一致性問題研究[D];河北大學(xué);2015年

4 陳小龍;基于量化信息的多智能體系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)[D];西南交通大學(xué);2015年

5 王航飛;基于事件驅(qū)動(dòng)的多智能體系統(tǒng)的環(huán)形編隊(duì)控制研究[D];華北電力大學(xué);2015年

6 陳文秀;離散時(shí)間廣義多智能體系統(tǒng)的容許一致性[D];溫州大學(xué);2015年

7 張文濤;多智能體系統(tǒng)分布式協(xié)調(diào)控制的相關(guān)問題研究[D];浙江師范大學(xué);2015年

8 曹偉俊;帶有擾動(dòng)的多智能體系統(tǒng)的一致性研究[D];北京化工大學(xué);2015年

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10 張賀;基于隨機(jī)影響的多智能體系統(tǒng)的一致性與同步[D];重慶理工大學(xué);2015年

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