【摘要】：近年來自主式水下機(jī)器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)已成為人類探索海洋的重要裝備,并且隨著人類對海洋認(rèn)知的不斷深入,AUV相關(guān)技術(shù)得到了不斷發(fā)展,更高的自主性與機(jī)器智能成為AUV的發(fā)展目標(biāo)。針對提升AUV的自主性與智能性這一實(shí)際要求,本文依托于十三五裝發(fā)預(yù)研項(xiàng)目“智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)”,基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法,對AUV的路徑跟蹤問題展開研究。具體研究內(nèi)容包括:首先,為了分析強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論如何用于提高控制自主性與智能性,本文首先對強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論進(jìn)行介紹,并基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論設(shè)計(jì)Q學(xué)習(xí)控制器,設(shè)計(jì)相關(guān)仿真試驗(yàn),分析該控制器用于AUV速度與艏向控制的優(yōu)缺點(diǎn)。針對Q學(xué)習(xí)控制器存在的控制精度差的問題,重新對強(qiáng)化學(xué)習(xí)四元組定義,設(shè)計(jì)了強(qiáng)化學(xué)習(xí)S面控制器,并在此基礎(chǔ)上針對訓(xùn)練速度慢的問題設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)S面控制器,通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證其控制性能與訓(xùn)練速度。其次,本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論對視線法路徑跟蹤方法展開研究。由于視線法(Line-of-Sight,LOS)的跟蹤性能在極大程度上取決于底層控制器的性能,本文以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)S面控制器為視線法路徑跟蹤的底層控制器開展仿真試驗(yàn),驗(yàn)證其在無干擾與海流干擾下的控制效果。然后,本文對基于跟蹤誤差動力學(xué)推導(dǎo)的路徑跟蹤方法進(jìn)行公式推導(dǎo),根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)參數(shù)優(yōu)化方法設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)路徑跟蹤控制器,針對控制器的直線與曲線路徑跟蹤開展了仿真試驗(yàn),以驗(yàn)證改進(jìn)路徑跟蹤控制期對于提升AUV控制自主性與智能性的效果。最后,通過對本文改進(jìn)的兩種跟蹤方法的對比,分別從控制性能、控制器設(shè)計(jì)難易程度以及對強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法優(yōu)化的敏感程度三個(gè)方面對其各自性能進(jìn)行了闡釋,分析兩種跟蹤方法的適用條件。
【圖文】：

IAIJI，051」B石000里

圖１．１邋ＡＵＴＯＳＵＢ－６０００型ＡＵＶ及其海底測繪信息逡逑ＲＥＭＵＳ－６０００型ＡＵＶ［５＿８Ｉ是由美國研制的一款深水大范圍探測用ＡＵＶ，其艇長約逡逑３．８４米，直徑０．７１米，重約８６２ｋｇ，最大工作水深６０００ｍ。其搭載多種傳感器以及底部逡逑高分辨率照相設(shè)備，以便完成海底勘探與搜尋工作。該系列還有ＲＥＭＵＳ－１００、ＲＥＭＵＳ－逡逑３０００等型號的ＡＵＶ，針對不同水深作業(yè)研制。逡逑…７１１，邐１｜＼逡逑■——花邋ＭＵＳ邐．邐．．逡逑圖邋１．２邋ＲＥＭＵＳ－６０００邋型邋ＡＵＶ逡逑挪威康斯伯格公司的ＨＵＧＩＮ系列ＡＵＶＷ同樣也是研制較成熟的一個(gè)ＡＵＶ系列，，逡逑其主要型號包括ＨＵＧＩＮ－Ｉ、ＨＵＧＩＮ－３０００、ＨＵＧＩＮ－４５００等型號，其良好的性能能夠完逡逑成多種水下探測任務(wù)。逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U674.941

【參考文獻(xiàn)】

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2 萬磊;張英浩;孫玉山;李岳明;何斌;;欠驅(qū)動智能水下機(jī)器人的自抗擾路徑跟蹤控制[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年12期

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1 湯莉;AUV神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水平面航跡跟蹤控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

本文編號：2635234