多機(jī)器魚編隊(duì)控制.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)不斷提高,機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張,陸地機(jī)器人已經(jīng)無法滿足人類對探索環(huán)境和改善生活的需求,上天下地入海三方面都急需機(jī)器人進(jìn)入角色,世界許多先進(jìn)技術(shù)國家紛紛建立研究機(jī)構(gòu)專門研究水下機(jī)器人,其中水下仿生機(jī)器魚是最吸引人們視線的。目前很多機(jī)構(gòu)將研究重點(diǎn)集中在分析水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型和機(jī)械結(jié)構(gòu)上,對于任務(wù)分析和智能控制方面的研究相對比較少。機(jī)器人領(lǐng)域的研究中,多機(jī)器人協(xié)作執(zhí)行任務(wù)帶來的成果是單機(jī)器人不能比擬的。在協(xié)調(diào)

2、控制中,編隊(duì)控制研究前景廣闊,出現(xiàn)了很多優(yōu)秀的編隊(duì)控制策略,但是這些策略大多針對發(fā)展較為成熟的陸地機(jī)器人,甚至一些比較好的編隊(duì)控制策略只停留在MATLAB仿真階段。
　　 本文將編隊(duì)控制應(yīng)用在起步比較晚的水下仿生機(jī)器魚上,提出了有效的隊(duì)形形成、隊(duì)形保持以及避障過程的控制策略,并將其實(shí)現(xiàn)在全真模擬水環(huán)境的仿真平臺和實(shí)體機(jī)器魚全局視覺平臺上,驗(yàn)證了控制算法的有效性。
　　 針對隊(duì)形形成任務(wù),結(jié)合常用的編隊(duì)控制方法引入一種基于

3、位置反饋的隊(duì)形控制策略。在任意時(shí)刻都設(shè)定一個(gè)保持不動(dòng)的參考機(jī)器魚,其它機(jī)器魚則根據(jù)當(dāng)前參考機(jī)器魚的位置及機(jī)器魚之間的信息交互來調(diào)整其相對位置,使多機(jī)器魚系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意隊(duì)形的形成。在水中機(jī)器人2D仿真平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并給出不同情況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。仿真結(jié)果表明,該方法整體性強(qiáng)、魯棒性好、計(jì)算簡單、可實(shí)現(xiàn)任意隊(duì)形,即使是系統(tǒng)中個(gè)體數(shù)很多的時(shí)候,也不會(huì)對整個(gè)隊(duì)形造成太大影響。
　　 針對隊(duì)形保持和避障任務(wù)提出了一種新穎的虛擬橢圓探