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文檔簡介
1、本文的核心是設(shè)計(jì)AUV的避碰算法。 首先,介紹AUV的分類、現(xiàn)狀和在海洋研究、開發(fā)和軍事活動中的應(yīng)用,介紹了路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)避碰控制研究現(xiàn)狀。 接著,利用分層遺傳算法,給出路徑規(guī)劃。其中把環(huán)境模型設(shè)置成一個(gè)16×16的網(wǎng)格正方形,每個(gè)網(wǎng)格邊長為1,網(wǎng)格中存在一些障礙物,有兩種形式:仿真漂浮和沉船障礙物。對于兩種障礙物形式,利用分層遺傳算法,分別給出了從起點(diǎn)到終點(diǎn)但不能穿越障礙物的最優(yōu)避碰路徑。 然后,建立二維垂直平
2、面內(nèi)AUV“REMUS”狀態(tài)控制方程,在其中加入海流效應(yīng),狀態(tài)量包括垂直相對速度、俯仰角速度、俯仰角、深度??刂扑惴ㄊ腔诶顏喥罩Z夫二次型最優(yōu)化的反饋控制算法,并設(shè)置了前視聲吶海底仿真信息。實(shí)時(shí)避碰控制算法包括兩方面內(nèi)容:實(shí)時(shí)避碰算法和控制算法。在離散時(shí)間系統(tǒng)中,初始化AUV狀態(tài),在每一個(gè)仿真時(shí)間節(jié)點(diǎn),在實(shí)時(shí)避碰算法中,根據(jù)前視聲吶探測窗口內(nèi)海底仿真信息,計(jì)算得到下一時(shí)刻深度輸入值,即深度目標(biāo)值,當(dāng)沒有障礙物的情況下,確保深度輸入為海底
3、之上3m,當(dāng)發(fā)現(xiàn)障礙物的情況下,AUV的深度輸入隨障礙物高度提前變化,確保AUV與障礙物之間最小距離為3m;在控制部分中,把上一時(shí)刻狀態(tài)量作為下一時(shí)刻狀態(tài)初始量,對該深度輸入值進(jìn)行響應(yīng),不斷循環(huán)得到仿真所有時(shí)刻的狀態(tài)量。對不同海流情況下矩形和不規(guī)則障礙物,利用三種深度輸入形式,進(jìn)行了避碰仿真。仿真結(jié)果表明:不同深度輸入形式,對于不同障礙物的避碰效果不同,對于不規(guī)則多障礙物,選擇適合深度輸入形式,進(jìn)行了仿真,能夠達(dá)到避碰目的。最后,結(jié)合路
4、徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)避碰控制兩方面內(nèi)容。當(dāng)沒有新的障礙物出現(xiàn)或障礙物高度小于原來路徑規(guī)劃中的已知障礙物時(shí),AUV追蹤規(guī)劃路徑,即把路徑規(guī)劃深度作為深度輸入,最優(yōu)化控制算法對其進(jìn)行響應(yīng);當(dāng)出現(xiàn)新的障礙物且其高度大于路徑規(guī)劃中的已知障礙物時(shí),實(shí)時(shí)避碰控制算法開始運(yùn)行,給出新的深度輸入,AUV對其進(jìn)行響應(yīng),避開障礙物后,AUV重新追蹤原來的規(guī)劃路徑。通過四種仿真情況,可以看出結(jié)合路徑規(guī)劃的實(shí)時(shí)避碰控制算法,對于周圍障礙物信息不完全清楚的情況下,能夠保
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