多智能仿生機(jī)器魚協(xié)作控制方法研究.pdf

1、近年來,隨著人類對于海洋資源的勘探、水環(huán)境的檢測,以及軍事等應(yīng)用需求的增長,使得多水下仿生機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)作控制問題成為多機(jī)器人系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。由于水環(huán)境的復(fù)雜性以及機(jī)器魚動力學(xué)行為的非線性特性,對仿生機(jī)器魚、以及仿生機(jī)器魚群體進(jìn)行精確控制變得極為困難。本文針對多仿生機(jī)器魚系統(tǒng)的協(xié)作編隊(duì)、物體搬運(yùn)以及精確的位姿控制等問題展開研究,主要工作內(nèi)容如下:
　　1.針對具有非完整約束的仿生機(jī)器魚位姿控制問題,提出了兩種路徑跟蹤控制算

2、法。在第一種算法中,利用模糊控制器來調(diào)節(jié)機(jī)器魚的線速度與角速度,實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚對其預(yù)定軌跡的穩(wěn)定跟蹤;第二種算法中,首先利用模糊控制器對機(jī)器魚線速度進(jìn)行控制,然后利用Bezier曲線方法對路徑進(jìn)行規(guī)劃,并對機(jī)器魚角速度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚對其參考軌跡的精確跟蹤。
　　2.針對具有固定拓?fù)涞亩喾律鷻C(jī)器魚編隊(duì)控制問題,提出了三種分層控制方案。
　　1)利用一致性理論建立了編隊(duì)參考點(diǎn)分布式估計(jì)算法和實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚對其期望位置的精確

3、跟蹤。
　　2)利用一致性理論建立了編隊(duì)參考點(diǎn)的分布式估計(jì)算法,采用非線性控制器實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚對其期望位姿精確跟蹤。
　　3)利用一致性理論與模糊控制器分別實(shí)現(xiàn)了編隊(duì)參考點(diǎn)分布式估計(jì)和機(jī)器魚對期望軌跡的穩(wěn)定跟蹤。所提控制方法解決了具有非完整約束的多仿生機(jī)器魚編隊(duì)的形成和保持問題。
　　3.針對多仿生機(jī)器魚的協(xié)作搬運(yùn)問題,提出了兩種分布式協(xié)作搬運(yùn)策略。
　　1)將箱子作為虛擬Leader,仿生機(jī)器魚作為Follower