本文關(guān)鍵詞：多無人車系統(tǒng)協(xié)同控制方法及實驗平臺設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 多無人車 協(xié)同控制 時間最優(yōu) 編隊控制 避障 視覺定位 Wi-Fi通信

【摘要】：隨著計算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)的普及,多無人車系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展。和單個無人車相比,多無人車系統(tǒng)具有更好的時間和空間分布、更豐富的功能、更強(qiáng)的性能以及較好的魯棒性,因此對于多無人車系統(tǒng)的研究有著重要的意義。本文以多無人車系統(tǒng)為基礎(chǔ),研究了協(xié)同控制算法并設(shè)計和搭建了多無人車協(xié)同控制平臺。本文的主要研究內(nèi)容包括:首先,介紹了無人車系統(tǒng)模型、多無人車編隊控制和無人車避障控制三方面內(nèi)容。本文研究的無人車是具有非完整約束的輪式移動機(jī)器人,給出了無人車的運動學(xué)模型。分析并總結(jié)了幾種典型的多無人車編隊控制和無人車避障控制方法。其次,分析了本文的多無人車協(xié)同控制算法。在編隊分配方面,本文基于編隊時間最優(yōu)的方法進(jìn)行編隊分配。在領(lǐng)航-跟隨法編隊控制算法中,基于輸入-輸出反饋線性化設(shè)計了領(lǐng)航者和跟隨者控制器。在避障控制算法中,針對傳統(tǒng)人工勢能場法的兩個問題:局部最小值和目標(biāo)不可達(dá)問題,進(jìn)行了改進(jìn)。并通過仿真實驗驗證了多無人車協(xié)同控制算法的有效性和正確性。然后,詳細(xì)介紹了本文的另一項重要研究工作:多無人車協(xié)同控制實驗平臺的設(shè)計和搭建,主要包括平臺的總體設(shè)計方案及各個子系統(tǒng)的具體設(shè)計方案。選用E-Puck機(jī)器人為本文研究的無人車,針對本平臺的設(shè)計要求對其進(jìn)行了改進(jìn)和完善。設(shè)計了室內(nèi)視覺定位系統(tǒng),用于對平臺多個E-Puck機(jī)器人進(jìn)行定位�？紤]到Wi-Fi通信的眾多優(yōu)點,設(shè)計了基于Wi-Fi的通信系統(tǒng),用于無人車之間的信息交互。最后,結(jié)合本文的多無人車協(xié)同控制算法和多無人車協(xié)同控制實驗平臺,在平臺上完成了多無人車協(xié)同控制算法的實驗,通過實驗的效果來驗證算法的有效性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：多無人車 協(xié)同控制 時間最優(yōu) 編隊控制 避障 視覺定位 Wi-Fi通信
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景及意義11-13
• 1.2.1 研究背景11-12
• 1.2.2 研究意義12-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-16
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 本文主要研究工作和章節(jié)安排20-23
• 第2章 無人車建模和多無人車編隊避障控制方法研究23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 無人車系統(tǒng)建模23-26
• 2.2.1 無人車運動型模型23-25
• 2.2.2 完整性約束與非完整性約束25-26
• 2.3 多無人車編隊控制方法26-28
• 2.3.1 領(lǐng)航-跟隨法26-27
• 2.3.2 基于行為的方法27
• 2.3.3 虛擬結(jié)構(gòu)法27-28
• 2.4 無人車避障控制方法28-30
• 2.4.1 自由空間法28-29
• 2.4.2 柵格法29
• 2.4.3 人工勢能場法29
• 2.4.4 模糊控制法29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于編隊時間最優(yōu)的多無人車編隊和避障控制31-49
• 3.1 引言31
• 3.2 多無人車編隊控制算法31-36
• 3.2.1 l-φ領(lǐng)航-跟隨法31-33
• 3.2.2 l-l領(lǐng)航-跟隨法33-34
• 3.2.3 多無人車編隊控制器分析34-36
• 3.3 基于時間最優(yōu)的編隊規(guī)劃36-39
• 3.3.1 多無人車編隊規(guī)劃問題36-37
• 3.3.2 基于時間最優(yōu)的編隊規(guī)劃37-39
• 3.4 改進(jìn)的人工勢能場法避障控制39-42
• 3.4.1 傳統(tǒng)人工勢能場法39-41
• 3.4.2 改進(jìn)的傳統(tǒng)人工勢能場法41-42
• 3.5 仿真實驗42-47
• 3.5.1 基于時間最優(yōu)的編隊仿真實驗42-44
• 3.5.2 改進(jìn)人工勢能場避障仿真實驗44-46
• 3.5.3 多無人車協(xié)同控制仿真實驗46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-49
• 第4章 多無人車協(xié)同控制實驗平臺的設(shè)計49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 平臺總體設(shè)計方案49-50
• 4.3 無人車子系統(tǒng)50-55
• 4.3.1 E-Puck機(jī)器人簡介50-51
• 4.3.2 E-Puck機(jī)器人重要組成51-53
• 4.3.3 E-Puck機(jī)器人的改進(jìn)53-55
• 4.4 定位子系統(tǒng)55-62
• 4.4.1 定位算法簡介55-56
• 4.4.2 多無人車平臺定位算法56-59
• 4.4.3 視覺定位系統(tǒng)設(shè)計59-62
• 4.5 無線通信子系統(tǒng)62-67
• 4.5.1 無線通信簡介62
• 4.5.2 多無人車平臺通信系統(tǒng)62-64
• 4.5.3 Wi-Fi通信系統(tǒng)設(shè)計64-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 第5章 多無人車協(xié)同控制實驗69-81
• 5.1 引言69
• 5.2 多無人車協(xié)同控制實驗平臺的測試69-73
• 5.2.1 室內(nèi)定位算法測試69-71
• 5.2.2 無人車方向測試71-73
• 5.3 多無人車協(xié)同控制實驗73-79
• 5.3.1 時間編隊最優(yōu)實驗73-76
• 5.3.2 多無人車協(xié)同控制實驗76-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第6章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 研究工作總結(jié)81
• 6.2 工作展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單87-89
• 致謝89

【相似文獻(xiàn)】

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7 記者 康磊;鄭國如代表：建過街天橋解決人車爭路[N];長春日報;2010年

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本文編號：1078662