本文關(guān)鍵詞：無人水面艇實時路徑規(guī)劃系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 無人艇 數(shù)學(xué)建模 速度分解 路徑規(guī)劃

【摘要】：隨著無人平臺在工業(yè)、軍事等領(lǐng)域的不斷普及,無人水面艇作為監(jiān)測海洋環(huán)境、維護海洋權(quán)益的重要工具得到了極大的重視。路徑規(guī)劃系統(tǒng)是無人艇自主控制研究的關(guān)鍵技術(shù)之一,本文在考慮到實際航行環(huán)境的條件下,將全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃相結(jié)合,研究采用了混合路徑規(guī)劃方法的無人艇實時路徑規(guī)劃系統(tǒng)。本文通過對無人艇進行數(shù)學(xué)建模,設(shè)計并實現(xiàn)了一種無人水面艇操縱運動模型參數(shù)在線辨識實驗平臺,辨識得到"藍信"號無人艇的操縱運動數(shù)學(xué)模型的參數(shù)和舵機響應(yīng)模型的參數(shù)。全局路徑規(guī)劃采用進化遺傳算法,并根據(jù)無人艇運動特性對該算法生成路徑進行貝塞爾曲線優(yōu)化,解決了無人艇對多個靜態(tài)障礙物的路徑規(guī)劃問題。由于無人艇航行過程中也需要對動態(tài)障礙物進行規(guī)避,因此將全局路徑規(guī)劃作為前提,研究了一種基于速度分解的局部路徑規(guī)劃算法,通過實時分析比較無人艇和動態(tài)障礙物之間相對速度的變化,產(chǎn)生實時避碰路徑。本文所設(shè)計的無人艇實時路徑規(guī)劃系統(tǒng),在考慮無人艇運動狀態(tài)的條件下將動態(tài)避碰算法與航跡控制相結(jié)合,得到理論上可行的無人艇規(guī)劃航跡,同時無人艇在單個和多個動態(tài)障礙物的局部仿真環(huán)境中能夠完成避障,并復(fù)航到初始的全局路徑規(guī)劃的航跡上,通過仿真驗證了無人艇實時路徑規(guī)劃系統(tǒng)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：無人艇 數(shù)學(xué)建模 速度分解 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 無人艇路徑規(guī)劃概述10-11
• 1.3 路徑規(guī)劃的研究11-13
• 1.3.1 全局路徑規(guī)劃11
• 1.3.2 局部路徑規(guī)劃11-12
• 1.3.3 混合路徑規(guī)劃12-13
• 1.4 船舶路徑規(guī)劃的發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.4.1 傳統(tǒng)方法13
• 1.4.2 智能方法13-14
• 1.5 論文主要內(nèi)容14-16
• 第2章 無人艇運動數(shù)學(xué)模型的建立與辨識16-39
• 2.1 無人艇數(shù)學(xué)模型16-22
• 2.1.1 無人艇運動自由度16-18
• 2.1.2 無人艇平面運動數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.1.3 舵機伺服系統(tǒng)模型22
• 2.2 干擾數(shù)學(xué)模型22-27
• 2.2.1 風浪干擾23-26
• 2.2.2 海流干擾26-27
• 2.3 模型參數(shù)辨識方法27-37
• 2.3.1 在線辨識實驗平臺的設(shè)計28-32
• 2.3.2 在線辨識實驗平臺的數(shù)據(jù)分析32-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第3章 全局路徑規(guī)劃39-47
• 3.1 全局路徑規(guī)劃環(huán)境模型39-40
• 3.2 基于遺傳算法的全局路徑規(guī)劃40-45
• 3.2.1 種群初始化40-41
• 3.2.2 適應(yīng)度函數(shù)的選取41
• 3.2.3 進化算子41-43
• 3.2.4 可行路徑的優(yōu)化與選擇43-45
• 3.3 仿真結(jié)果與分析45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 局部路徑規(guī)劃47-60
• 4.1 局部路徑規(guī)劃問題47-48
• 4.2 局部路徑規(guī)劃環(huán)境模型48-49
• 4.3 速度分解避碰算法49-56
• 4.3.1 避碰策略49-51
• 4.3.2 避碰區(qū)域的判斷51-53
• 4.3.3 向BP路徑行進53-54
• 4.3.4 局部路徑規(guī)劃流程54-56
• 4.4 仿真結(jié)果與分析56-59
• 4.4.1 單動態(tài)障礙物57-58
• 4.4.2 多動態(tài)障礙物58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 無人艇實時避碰航跡控制60-74
• 5.1 無人艇航跡控制60-62
• 5.1.1 直接航跡控制60-61
• 5.1.2 間接航跡控制61-62
• 5.2 實時避碰間接航跡控制62-70
• 5.2.1 航向控制器62-67
• 5.2.2 制導(dǎo)控制器67-69
• 5.2.3 實時避碰航跡控制原理69-70
• 5.3 實時避碰航跡控制仿真結(jié)果70-73
• 5.3.1 單動態(tài)障礙物70-71
• 5.3.2 多動態(tài)障礙物71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第6章 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻76-82
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文82-83
• 致謝83

【參考文獻】

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本文編號：731985