个体行为与目标驱动结合的多UUV编队方法研究-交通信息工程及控制专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 个体行为与目标驱动结合的多 UUV 编队方法研究 硕士研究生 ：杜朋洁 指 导 教 师 ：严浙平 教授 学 位 级 别 ：工学硕士 学科、专业 ：交通信息工程及控制 所 在 单 位 ：自动化学院 论文提交日期 ：2013 年 12 月 论文答辩日期 ：2014 年 3 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学 Classified Index： U.D.C： A Dissertation for the Degree of M. Eng Individual Behavior and Target Driven Combined for the Study of Multi-UUV Formation Method Candidate: Du Pengjie Supervisor: Prof. Yan Zheping Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Traffic Information Engineering and Control Date of Submission: December,2013 Date of Oral Examination: March,2014 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工 程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 个体行为与目标驱动结合的多 UUV 编队方法研究 摘 要 利用无人水下航行器（unmanned underwater vehicle，简称 UUV）进行水下目标跟 踪作业是 UUV 自主性能和智能性能不断发展提高的重要体现。而多 UUV 编队技术作 为 UUV 发展的重要分支之一，其在海洋工程应用中发挥着越来越显著的作用。本论文 研究的内容是在 UUV 个体行为与目标驱动结合的前提下，实现其编队控制。目标驱动 可以理解为：UUV 搜寻并探测到水中目标后，通过估计其运动状态，最终实现以动目 标为几何中心点的多 UUV 编队结构跟随动目标运动。从而实现在海洋环境中多角度、 全方位地采集目标信息。论文的主要研究内容如下所述： 1. 在分层式 UUV 个体体系结构的基础上，提出面向目标驱动这一特殊应用的分散 式编队体系结构。这种体系结构的功能是使 UUV 内嵌的目标跟踪控制器与 UUV 编队 结构控制器相互结合、相互影响，最终实现协作动目标跟踪的使命要求。 2. 一种良好的目标运动估计技术是 UUV 实现目标跟踪控制的重要前提。利用变维 卡尔曼滤波的方法进行各 UUV 个体对目标状态估计处理。在考虑 UUV 最大速度限制、 与目标的最小距离限制的前提下，设计一种通过优化各 UUV 所处位置，降低目标位置 估计的协方差矩阵，从而实现目标运动状态估计优化的算法。 3. 针对目标驱动条件下的特殊应用，建立有效的控制目标模型。在 UUV 水平面数 学模型和控制目标模型的基础上，利用反步法分别从运动学角度和动力学角度设计并改 进编队控制器。此编队控制器的控制目标是避免多 UUV 之间，UUV 与障碍物之间以及 UUV 与动目标之间的碰撞并以稳定的编队结构包围跟踪动目标。将每个个体均需要内 嵌的目标跟踪控制器分解为两个基本的控制问题：速度控制及航向控制。 4. 采用定义四种编队行为（目标有哪些信誉好的足球投注网站、确认目标、重新有哪些信誉好的足球投注网站目标及包围并跟踪目标） 和三种个体行为（探测到目标行为、航行