多機器魚編隊控制.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展,機器人技術不斷提高,機器人應用領域不斷擴張,陸地機器人已經(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器人進入角色,世界許多先進技術國家紛紛建立研究機構專門研究水下機器人,其中水下仿生機器魚是最吸引人們視線的。目前很多機構將研究重點集中在分析水下機器人的運動模型和機械結構上,對于任務分析和智能控制方面的研究相對比較少。機器人領域的研究中,多機器人協(xié)作執(zhí)行任務帶來的成果是單機器人不能比擬的。在協(xié)調

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

3、位置反饋的隊形控制策略。在任意時刻都設定一個保持不動的參考機器魚,其它機器魚則根據(jù)當前參考機器魚的位置及機器魚之間的信息交互來調整其相對位置,使多機器魚系統(tǒng)在有限時間內實現(xiàn)任意隊形的形成。在水中機器人2D仿真平臺上進行實驗,并給出不同情況的實驗結果。仿真結果表明,該方法整體性強、魯棒性好、計算簡單、可實現(xiàn)任意隊形,即使是系統(tǒng)中個體數(shù)很多的時候,也不會對整個隊形造成太大影響。
　　 針對隊形保持和避障任務提出了一種新穎的虛擬橢圓探