多仿生機(jī)器魚(yú)分布式編隊(duì)控制算法研究.pdf

1、多仿生機(jī)器魚(yú)合作控制問(wèn)題是多機(jī)器人系統(tǒng)領(lǐng)域的主要研究方向之一，其特點(diǎn)是多機(jī)器魚(yú)之間通過(guò)合作，完成單個(gè)機(jī)器魚(yú)無(wú)法完成的復(fù)雜任務(wù)，在軍事偵查、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、海上救援等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要針對(duì)多機(jī)器魚(yú)分布式編隊(duì)控制問(wèn)題進(jìn)行研究，主要內(nèi)容包括：
　　1.給出了一種多機(jī)器魚(yú)編隊(duì)分布式控制算法。所提方法采用分層式結(jié)構(gòu)。首先，各機(jī)器魚(yú)利用二階一致性算法實(shí)現(xiàn)對(duì)其鄰居位置和速度信息的估計(jì)，確定下一時(shí)刻的期望位姿和速度，并給出了基于局部信

2、息的編隊(duì)形成和保持條件；其次，設(shè)計(jì)了各機(jī)器魚(yú)的模糊控制器，使之能夠精確跟蹤期望位姿。試驗(yàn)結(jié)果表明，所提算法能夠克服水環(huán)境的不確定性因素，實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的形成和保持；
　　2.給出了一種個(gè)體間能夠?qū)崿F(xiàn)避碰的多仿生機(jī)器魚(yú)分布式編隊(duì)控制算法。其中，在上位機(jī)信息融合模塊，通過(guò)在二階一致性算法中增加勢(shì)能函數(shù)項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)個(gè)體之間的碰撞避免；在機(jī)器魚(yú)行為控制層，設(shè)計(jì)了各仿生機(jī)器魚(yú)的中樞模式發(fā)生器CPG(Central Pattern Generator)

3、，將機(jī)器魚(yú)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的控制模型轉(zhuǎn)換為對(duì)單個(gè)機(jī)器魚(yú)擺幅和相位差變量的控制，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)器魚(yú)編隊(duì)的精確控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了其有效性。
　　3.搭建了一個(gè)多仿生機(jī)器魚(yú)分布式協(xié)作控制平臺(tái)。通過(guò)功能的模塊化設(shè)計(jì)，將上位機(jī)功能模塊下移到機(jī)器魚(yú)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了各機(jī)器魚(yú)基于任務(wù)進(jìn)行自主游動(dòng)，上位機(jī)全局監(jiān)測(cè)的分布式框架體系；通過(guò)引入 GPS/北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及開(kāi)發(fā)機(jī)器魚(yú)之間的信息傳輸方式，構(gòu)建了基于仿生機(jī)器魚(yú)的分層分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為多機(jī)器魚(yú)系統(tǒng)