全墊升氣墊船是一種船體靠氣墊支撐,在航行過程中完全脫離水面(地面)的高性能船舶,具有高速性、兩棲性等諸多優(yōu)點(diǎn),在軍事和民用方面得到了廣泛的應(yīng)用。而氣墊船通常需要執(zhí)行一些危險(xiǎn)的救援任務(wù)等,這使得氣墊船會(huì)處于復(fù)雜的環(huán)境中,所以對(duì)氣墊船采取避碰策略十分重要。同時(shí),在救援等執(zhí)行任務(wù)過程中通常需要多個(gè)氣墊船協(xié)同完成,這就需要對(duì)氣墊船進(jìn)行編隊(duì)航行來保證。目前,智能算法越來越多的應(yīng)用到智能駕駛領(lǐng)域,基于人工智能算法的動(dòng)態(tài)規(guī)劃和避碰已經(jīng)達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平。本文提出氣墊船在航行過程中盡可能通過改變航速來躲避障礙物的關(guān)鍵技術(shù),采用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)對(duì)氣墊船動(dòng)態(tài)避碰進(jìn)行研究,并完成對(duì)氣墊船在復(fù)雜環(huán)境中的避碰和編隊(duì)。首先,對(duì)氣墊船采用模塊化建模思想,根據(jù)某型氣墊船的水動(dòng)力和空氣動(dòng)力等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他模塊所需參數(shù),對(duì)氣墊船空氣動(dòng)力、水動(dòng)力和舵力等模塊進(jìn)行建模,然后將各模塊同方向的力和力矩進(jìn)行合成,最終建立氣墊船四自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并對(duì)模型性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證。其次,構(gòu)建障礙物的環(huán)境模型,計(jì)算障礙物可視點(diǎn),并采用蟻群算法對(duì)氣墊船全局避碰進(jìn)行研究,并在蟻群算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),即基于信息素?cái)U(kuò)散的蟻群算法,保證達(dá)規(guī)劃到...

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題的目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氣墊船發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 船舶避碰方法概述
        1.2.3 編隊(duì)方法研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排
第2章 全墊升氣墊船運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 氣墊船空間運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系
        2.2.1 固定坐標(biāo)系
        2.2.2 運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系
        2.2.3 兩種坐標(biāo)系之間的變換
    2.3 氣墊船四自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
    2.4 氣墊船四自由度動(dòng)力學(xué)模型
        2.4.1 氣墊船空氣動(dòng)力模型
        2.4.2 氣墊船空氣動(dòng)量力模型
        2.4.3 氣墊船水動(dòng)力模型
        2.4.4 氣墊船空氣導(dǎo)管螺旋槳模型
        2.4.5 氣墊船垂直空氣舵模型
        2.4.6 氣墊船動(dòng)力學(xué)模型
    2.5 氣墊船運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型仿真與驗(yàn)證
        2.5.1 仿真算法實(shí)現(xiàn)流程
        2.5.2 氣墊船直航操縱特性
        2.5.3 螺距差回轉(zhuǎn)操縱特性
        2.5.4 操舵回轉(zhuǎn)操縱特性
    2.6 本章小節(jié)
第3章 基于蟻群算法的氣墊船靜態(tài)避碰方法研究
    3.1 引言
    3.2 蟻群算法
        3.2.1 蟻群算法基本原理
        3.2.2 基于信息素?cái)U(kuò)散的蟻群算法
    3.3 避碰環(huán)境模型建立
        3.3.1 環(huán)境地圖的構(gòu)建
        3.3.2 障礙物模型構(gòu)建
        3.3.3 障礙物危險(xiǎn)區(qū)域構(gòu)建
        3.3.4 障礙物可視圖構(gòu)建
    3.4 基于信息素?cái)U(kuò)散蟻群算法氣墊船避碰研究
        3.4.1 算法流程及實(shí)現(xiàn)過程
        3.4.2 仿真結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的氣墊船動(dòng)態(tài)避碰關(guān)鍵技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 氣墊船靜態(tài)障礙物避碰過程描述
    4.3 氣墊船動(dòng)態(tài)障礙物避碰過程描述
        4.3.1 避碰策略術(shù)語(yǔ)
        4.3.2 氣墊船與障礙物在同一直線避碰過程描述
        4.3.3 氣墊船與障礙物交叉避碰過程描述
        4.3.4 氣墊船動(dòng)態(tài)避碰過程結(jié)果仿真
    4.4 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理
        4.4.1 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)
        4.4.2 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前向傳播過程
        4.4.3 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向傳播過程
    4.5 基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣墊船局部避碰策略研究
        4.5.1 氣墊船的障礙物數(shù)據(jù)采集和處理
        4.5.2 基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣墊船局部避碰策略研究
        4.5.3 基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣墊船局部避碰仿真結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于領(lǐng)航者的氣墊船編隊(duì)下的避碰控制關(guān)鍵技術(shù)研究
    5.1 引言
    5.2 基于領(lǐng)航者的氣墊船編隊(duì)控制
        5.2.1 領(lǐng)導(dǎo)者運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        5.2.2 跟隨者運(yùn)動(dòng)模型
        5.2.3 跟隨者編隊(duì)保持
        5.2.4 穩(wěn)定性證明
    5.3 氣墊船航速航向控制方法
    5.4 基于領(lǐng)航者的氣墊船編隊(duì)下的避碰控制仿真結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3833743