基于博弈論的無(wú)人水面艇編隊(duì)控制方法研究.pdf

1、無(wú)人水面艇，也被稱作水面機(jī)器人，或者叫水面無(wú)人艇，是一種可進(jìn)行無(wú)人作業(yè)的水面艦艇。近年來(lái)，由于無(wú)人水面艇在軍事和民用方面有很高的使用價(jià)值，從而得到了廣泛深入的研究。而為了執(zhí)行任務(wù)的效率和成功，常常需要多艘無(wú)人艇聯(lián)合執(zhí)行，所以這就牽扯到多無(wú)人水面艇編隊(duì)系統(tǒng)的問(wèn)題，也是本文研究的重點(diǎn)。
　　本文首先對(duì)當(dāng)前無(wú)人水面艇艇編隊(duì)的研究現(xiàn)狀作了整體的概述，詳細(xì)闡述了無(wú)人艇水面艇編隊(duì)的研究背景和意義以及無(wú)人水面艇編隊(duì)控制方法和關(guān)鍵技術(shù)。本文的研究

2、重點(diǎn)是在基于圖論的跟隨領(lǐng)航者編隊(duì)控制方法基礎(chǔ)上，結(jié)合線性二次型微分博弈理論，實(shí)現(xiàn)無(wú)人艇編隊(duì)的任務(wù)規(guī)劃、路徑跟蹤和隊(duì)形切換。其次，基于船舶建模理論，建立了常用的兩種坐標(biāo)系，船體坐標(biāo)系和北東坐標(biāo)系。然后，再針對(duì)無(wú)人水面艇的特點(diǎn)，結(jié)合船舶運(yùn)動(dòng)建模理論，在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)無(wú)人水面艇動(dòng)力學(xué)模型，環(huán)境干擾力模型以及推進(jìn)器模型的研究，最終建立了水面三自由度的無(wú)人水面艇數(shù)學(xué)模型。并通過(guò)直航和回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了無(wú)人艇建模的有效性和穩(wěn)定性。再者，研究

3、了博弈控制的原理，重點(diǎn)介紹了納什均衡和微分博弈，以及博弈和控制算法之間的聯(lián)系。近年來(lái)，博弈論在數(shù)學(xué)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的研究，由于它在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)方面的優(yōu)勢(shì)，博弈論在控制科學(xué)也得到了很多研究和發(fā)展，比如微分博弈、演化博弈、擴(kuò)展式博弈等。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合微分博弈理論，找到了一種適合多無(wú)人水面艇編隊(duì)的線性二次型開(kāi)環(huán)納什均衡方法，從而在理論上為編隊(duì)控制律的求解奠定了基礎(chǔ)。最后，研究了編隊(duì)控制的具體算法。首先在圖論的基礎(chǔ)上建立了多無(wú)人水