基于信息物理融合系統(tǒng)(CPS)的污染控制及仿真.pdf

1、計算機(jī)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得集通信、計算和控制于一體的CPS智能系統(tǒng)的研究得到了更廣泛的重視。CPS是通過人機(jī)交互接口實現(xiàn)與物理進(jìn)程之間的交互，使得互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以以實時的、遠(yuǎn)程的、可靠的、安全的、協(xié)作的方式操控一個或多個物理實體。其中，怎樣增強(qiáng)系統(tǒng)在復(fù)雜多變環(huán)境下的感知及協(xié)調(diào)能力已成為學(xué)者們研究的主要課題。
　　本文深入研究了復(fù)雜污染擴(kuò)散環(huán)境下CPS中多機(jī)器人決策、任務(wù)分配、環(huán)境覆蓋和避障問題。主要研究工作包括：
　

2、　第一、在人類團(tuán)隊決策理論研究基礎(chǔ)上，提出基于環(huán)境反饋值的“正確-堅持，錯誤-改正”（WSLS）算法，該算法中的每個機(jī)器人可根據(jù)環(huán)境反饋值進(jìn)行決策。此算法具有較高的實時性、安全性和有效性。
　　第二、針對 WSLS算法存在的難以達(dá)到最優(yōu)感知和全局覆蓋的難題，本文結(jié)合 Voronoi技術(shù)，采用加權(quán)距離劃分感知區(qū)域，設(shè)計出質(zhì)心-加權(quán) Voronoi（CWVT）算法，成功解決了WSLS算法存在的難題。為簡化Voronoi圖的生成方法，從

3、Voronoi圖的定義出發(fā)，將Voronoi圖的性質(zhì)和生成算法進(jìn)行歸納總結(jié)。進(jìn)而提出將平面離散化，計算有限離散點到生長點距離的劃分算法。
　　第三、本文提出了CWVT-分配算法用于合理地分配多機(jī)器人任務(wù)。算法中采用移動最小二乘法（MLS）擬合某一時刻區(qū)域內(nèi)污染情況，再根據(jù)污染情況給每個污染源分配不同數(shù)量的機(jī)器人。每個機(jī)器人再權(quán)衡其與各污染源的距離和各污染源擴(kuò)散情況，進(jìn)而決定處理哪個污染源，因此該算法有效地縮短了系統(tǒng)處理任務(wù)的時間。