波浪滑翔器编队路径规划方法研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:JackCF1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
波浪滑翔器是一款能够长周期运行的波浪驱动水面无人船。随着对海洋多区域协同观测、地形地貌测绘等研究的深入,多波浪滑翔器组网编队是未来发展的趋势。在波浪滑翔器航行中,如何实现波浪滑翔器编队相互协作,在海洋中存在岛屿、浮标等障碍物的条件下如何保证行进路径最优并安全避障,以及在洋流干扰下如何按照能量最优原则行进,这些是亟需攻破的难点。针对上述问题,本文对波浪滑翔器编队路径规划算法进行了深入研究,开展了如下研究工作:首先,建立了波浪滑翔器四自由度运动学模型,在研究路径规划的问题时,全局路径作为参考路径,主要起指导作用,而局部路径规划的目的则是导航,并将打舵角度传给执行控制器,通过将运动学约束条件引入到全局及局部路径规划算法中,使其更加符合实际,对于提高波浪滑翔器路径连续性和光滑性具有显著作用。其次,计及波浪滑翔器运动学约束条件,对现有A*全局路径规划算法进行改进,用于提高规划路径的安全性。增加距离约束条件以减少运算量和运算时间。在启发函数中引入转向成本,避免了波浪滑翔器行进时频繁转弯。运用冗余点剔除方法,剔除了规划路径的冗余点,缩短规划路径长度,为之后的局部路径规划算法作铺垫。再次,利用势场强度代替传统矢量力,建立了势场强度模型,改进了人工势场局部路径规划算法。结合所改进的全局路径规划算法,提出了一种局部多子目标点人工势场算法,以克服现有人工势场算法易陷入局部最小域的缺陷。提出了随机状态下编队控制策略,用以队形形成及队形保持。然后,针对在洋流干扰下波浪滑翔器全功率驱动能耗过大的问题,提出以能量最优为指标的渐进最优路径规划算法,通过数值方法建立海流模型,利用快速探索随机树算法结合图搜索算法得到渐进最优路径,提高了波浪滑翔器走航效率,降低了能耗并缩短了任务时间。最后,搭建了实验平台并完成了海试实验,验证了波浪滑翔器编队路径规划算法及编队策略的有效性。
其他文献
随着机器人、物联网等技术的发展与普及,应用自动导引车(AGV)的智能物流仓库以其高效的运作效率赢得了广大企业的青睐。在自动导引车系统(AGVS)中,主要存在碰撞与死锁两大难题,过去的仓库设计者往往采用单行线地图的方式规避该问题,但这种过于保守的地图设计策略将导致AGV需要绕行更远的距离才能抵达目的地,限制了AGVS的性能发挥。本文旨在保证AGVS较高运行效率的前提下,提出有效的交通控制策略,确保系
自治是国际体育仲裁的品质,司法是解决体育纠纷的最后阀门,两者的冲突不可避免。为了更好的实现国际体育纠纷的高效和公正的解决,实现两者的协调也成为必要。本文采用文献研
风是描述大气运动状态的基本参量之一,全球风场的精确测量对于提高数值天气预报的准确性有着重要的作用。激光雷达具有很高的时空分辨率,近几十年发展迅速,在对地观测的贡献
自主导引车AGV(Automatic Guided Vehicle)调度系统提供了一种可以在工业生产环境中提高生产效率,降低劳动强度和危险性的途径。由于仓库空间,货架布局,路径设计等因素的限制
随着贸易成本、通讯成本的降低,全球价值链分工逐渐细化。各国基于比较优势嵌入国际分工不同生产环节,以实现价值增值,全球价值链分工逐渐成为主流。农产品加工业获利能力有
明喻识别需要判断输入句子的类别(即是否属于明喻句),并识别句中的明喻成分(如,本体和喻体),是一项具有重要研究价值的文本挖掘任务。明喻句是指使用“像”或“犹如”等比喻
随着医疗数字化、智慧医疗和移动医疗等技术的快速发展,医疗数据的隐私安全问题也受到广泛关注。亟待新的方法解决医疗健康数据的隐私保护问题。近年来,随着区块链技术的发展
云计算技术的发展使得数据中心的规模和数量不断扩大,随之而来的问题是能耗成本越来越高。Hadoop是现阶段应用广泛的数据处理平台,在数据中心的部署规模巨大。如何降低Hadoop集群的功率消耗,既节约成本,又保证服务质量,是当前研究的热点问题。本文从实际应用出发,首先分析了传统Hadoop集群的YARN和HDFS数据块存储的原理。Hadoop YARN的主流调度策略更多关注于计算资源的分配,忽略了集群
高光谱成像技术将图像的空间结构信息与反映物质成分的地物光谱信息完美地相结合,而高光谱成像仪选取相位移动速度弥补技术来达成航空或遥感的高空间以及光谱分辨率的短波红
随着工业自动化和科学技术的迅猛发展,控制对象的结构日趋复杂化,线性系统的控制方法已经不能满足这些复杂系统的设计要求,因此非线性系统的控制问题受到了越来越多的研究学者的关注。其中,下三角型非匹配非线性系统是非线性系统控制领域中一类具有代表性的系统,普遍存在于各类实际工程中。系统中未建模动态、不确定参数以及系统状态不可测等问题的出现会对系统的稳定性产生严重的影响,同时增加了控制器设计的难度。本文主要针