基于Agent的水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu).pdf

1、隨著人類對(duì)海洋探測(cè)與資源開(kāi)發(fā)的不斷增加,能夠在復(fù)雜海洋環(huán)境下進(jìn)行自主作業(yè)的水下機(jī)器人受到越來(lái)越廣泛的重視。作為一類人工智能系統(tǒng),自主式水下機(jī)器人必須具備高度的自主性、可靠性及海洋環(huán)境適應(yīng)性,而確定一個(gè)合理完善的體系結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人上述特征的關(guān)鍵。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是自主式水下機(jī)器人的兩大子系統(tǒng)之一,研究其體系結(jié)構(gòu)的組成和實(shí)現(xiàn)技術(shù)無(wú)疑具有重要的意義。
　　 論文以“十一五”期間研制的“ZT-AUV”自主式水下機(jī)器人為對(duì)象,考慮到其使

2、命任務(wù)的具體要求、傳感器搭載及執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置,結(jié)合Agent技術(shù)和行為主義的思想,將水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為黑板系統(tǒng)、行為元Agent組、反射行為Agent組和執(zhí)行Agent四個(gè)部分。其中黑板系統(tǒng)是水下機(jī)器人信息處理及管理中心,同時(shí)也是各Agent的行為調(diào)度中心;行為元Agent組是運(yùn)動(dòng)控制器的實(shí)現(xiàn)單元,通過(guò)一定的運(yùn)動(dòng)控制算法使水下機(jī)器人完成“行進(jìn)”、“轉(zhuǎn)艏”和“升沉”三種基本行為;反射行為Agent組是系統(tǒng)的行為“備份”單元,

3、主要處理系統(tǒng)故障時(shí)的行為保持問(wèn)題:執(zhí)行Agent最終實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。上述體系結(jié)構(gòu)具有很好的魯棒性、靈活性和可擴(kuò)展性。文中對(duì)該體系結(jié)構(gòu)中涉及到的相關(guān)知識(shí)和技術(shù)在理論研究和工程應(yīng)用方面進(jìn)行了探討。
　　 在黑板系統(tǒng)部分針對(duì)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)信息給出了一種數(shù)據(jù)處理流程,對(duì)滑模觀測(cè)器在水下機(jī)器人傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障診斷方面的應(yīng)用作了仿真研究:對(duì)STF算法進(jìn)行了研究,針對(duì)水下傳感器的數(shù)據(jù)特點(diǎn)對(duì)算法提出了改進(jìn),并將其應(yīng)用于水下機(jī)器人多傳感

4、器數(shù)據(jù)時(shí)空融合。
　　 在行為元Agent組部分探討了智能算法在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用,提出了一種IPSO算法用于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的參數(shù)自尋優(yōu)設(shè)計(jì)。對(duì)基于支持向量機(jī)模型的廣義預(yù)測(cè)控制方法在水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用作了仿真研究。針對(duì)實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中高航速情況下傳統(tǒng)S面控制器艏向控制困難的情況,提出了基于速度補(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)方法;對(duì)垂向運(yùn)動(dòng)控制時(shí)出現(xiàn)的“積分飽和”現(xiàn)象進(jìn)行了分析,提出了一種基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)評(píng)估結(jié)果來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整積分項(xiàng)的方法,消除了“積