远程自主潜水器体系结构的应用研究

CORC > 沈阳自动化研究所 > 中国科学院沈阳自动化研究所 > 水下机器人研究室

题名	远程自主潜水器体系结构的应用研究
作者	张禹
学位类别	博士
答辩日期	2004-02-13
授予单位	中国科学院沈阳自动化研究所
授予地点	中国科学院沈阳自动化研究所
导师	封锡盛
关键词	自主潜水器智能体系结构离散事件系统监控路径规划实时避障
其他题名	Application Research on Control Architecture of Long Range Autonomous Underwater Vehicle
学位专业	机械电子工程
中文摘要	本文在总结国内外自主潜水器体系结构研究的最新成果的基础上，结合远程自主投送和探测潜水器的工程项目，对自主潜水器体系结构进行了深入的分析和研究。为了满足远程自主投送和探测潜水器对自主作业能力的需求，提出了事件反馈监控的潜水器体系结构及其相关智能方法。本论文的研究内容概括如下： 1. 为了实现潜水器的自主作业，重点研究了事件反馈监控体系结构的作业使命分解策略、功能结构和信息流程，将事件反馈监控体系结构分成决策层和执行层，由决策层根据作业使命分解策略分解潜水器的作业使命，实现潜水器的规划和决策功能。其中决策层又分为使命规划层和任务规划层，执行层又分为行为执行层和数字驱动层。利用共享内存和消息传递的数据交换机制实现决策层和执行层之间的通信，采用生产者/消费者和客户/服务器两种通信模式实现各功能模块之间的信息交换。 2. 针对潜水器作业使命和任务的规划分解问题，采用离散事件系统RW监控理论的分层递阶监控思想，建立了分层递阶监控的使命和任务规划分解的逻辑结构。分层递阶监控结构分成作业行为模型层、使命规划和任务规划层，与其对应建立了潜水器的作业行为模型及使命和任务规划监控器。通过使命和任务规划监控器对潜水器作业行为的监控，实现使命和任务的规划分解，使潜水器具有自主规划和决策能力，实现水下自主作业。 3. 在分类和定义潜水器内部状态和外界环境状态的基础上，建立了潜水器状态评估模型，为潜水器提供自主规划决策的信息，指导潜水器作业使命和任务的规划分解。采用故障树方法建立潜水器的故障状态评估模型，通过定性分析状态评估模型，确定潜水器的故障模式，为潜水器下一步使命和任务的规划分解提供依据。 4. 本论文提出了改进人工势场法的全局和局部路径规划算法，为潜水器提供远程航行的路径信息。此算法不仅有效地解决了传统人工势场法的局部极小点问题，而且实时性好，可以用于潜水器的离线和在线路径规划。 5. 潜水器避障声纳对未知的海洋环境的感知有一定局限，很难建立精确的三维海洋环境模型。本论文提出将三维水下障碍物的描述、避障声纳探测区域和潜水器的运动控制统一起来，得到三维水下障碍物在水平和垂直面内的大小和形状信息，以此建立三维水下障碍物模型。针对上述模型提出了基于模糊逻辑的三维实时避障算法，解决了潜水器的实时避障问题。
索取号	TP242.3/Z36/2003
语种	中文
公开日期	2012-08-29
分类号	P754.3
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.sia.ac.cn/handle/173321/9492]
专题	沈阳自动化研究所_水下机器人研究室
推荐引用方式 GB/T 7714	张禹. 远程自主潜水器体系结构的应用研究[D]. 中国科学院沈阳自动化研究所. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2004.