自主移動平臺自適應(yīng)運動規(guī)劃與學(xué)習(xí)方法研究.pdf

1、自主移動平臺以其無人系統(tǒng)下具有海上作業(yè)、陸地搜索、空中偵查等優(yōu)點，在海洋資源開發(fā)、海防建設(shè)等方面發(fā)揮越來越多的作用。而移動平臺具備較強的運動規(guī)劃系統(tǒng)，能夠自適應(yīng)環(huán)境，對完成作業(yè)任務(wù)十分重要。本文主要針對無人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle, UUV)的自適應(yīng)運動規(guī)劃問題，結(jié)合人工勢場法和強化學(xué)習(xí)方法，開展了對UUV在環(huán)境中的規(guī)劃與學(xué)習(xí)研究，對于自主移動平臺自適應(yīng)運動規(guī)劃與學(xué)習(xí)方法研究具有重要理論與實際意

2、義。
　　本文首先概括UUV在環(huán)境中的運動規(guī)劃的研究現(xiàn)狀及常見方法，針對人工勢場法動態(tài)規(guī)劃所存在極小值和目標(biāo)不可達(dá)問題，提出設(shè)計優(yōu)化偏轉(zhuǎn)角等改進方法，通過仿真實驗驗證了改進方法的可行性。其次，針對靜態(tài)環(huán)境下UUV的運動規(guī)劃問題，將強化學(xué)習(xí)方法引入人工勢場運動規(guī)劃，根據(jù)靜態(tài)環(huán)境建立模型，結(jié)合觀測的環(huán)境信息劃分了狀態(tài)空間和動作空間，設(shè)計強化函數(shù)。通過仿真實驗證明了UUV在靜態(tài)環(huán)境中的運動規(guī)劃具有自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力。再次，針對動態(tài)環(huán)境，基于

3、預(yù)測思想設(shè)計了障礙物的避碰范圍層，提出UUV的運動評價方法。在強化學(xué)習(xí)方法中引入資格跡(Eligibility trace)，并改進了強化學(xué)習(xí)方法的信度分配問題，仿真實驗結(jié)果表明，該方法具有在動態(tài)環(huán)境中的自適應(yīng)避障規(guī)劃和學(xué)習(xí)的優(yōu)點。最后，采用自主移動機器人(UGV)模擬UUV驗證水平面自主運動規(guī)劃方法，設(shè)計了典型環(huán)境案例，通過UGV所配置的傳感器和自主控制器完成未知環(huán)境下自適應(yīng)運動規(guī)劃，以便驗證所研究方法在未知環(huán)境下實現(xiàn)自主規(guī)劃的學(xué)習(xí)能