欠驱动智能水下机器人的自抗扰路径跟踪控制 被引量：14

1

作者 万磊 张英浩 +2 位作者 孙玉山 李岳明 何斌 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1727-1731,1738,共6页

为削弱欠驱动智能水下机器人(AUV)在路径跟踪过程中遇到的外界环境干扰和载体内部信号传输干扰的影响,以某欠驱动AUV为研究目标,基于自抗扰控制技术以及在Serret-Frenet坐标系下建立的路径跟踪误差方程,结合水下机器人相关运动学及动力... 为削弱欠驱动智能水下机器人(AUV)在路径跟踪过程中遇到的外界环境干扰和载体内部信号传输干扰的影响,以某欠驱动AUV为研究目标,基于自抗扰控制技术以及在Serret-Frenet坐标系下建立的路径跟踪误差方程,结合水下机器人相关运动学及动力学方程,建立了二阶自抗扰路径跟踪控制器,并进行了与传统PID控制器的对比仿真实验.仿真实验包括水平面随机干扰下的圆路径跟踪和渐变干扰下的空间螺旋线跟踪.仿真结果表明,基于自抗扰控制技术的欠驱动AUV路径跟踪控制器能够实现相应的参考路径跟踪任务,同时,相比于传统PID控制器,自抗扰路径跟踪控制器能够更有效地抑制干扰造成的颤抖、超调等现象,具有更优的控制效果. 展开更多

关键词 欠驱动智能水下机器人 路径跟踪 自抗扰控制

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复杂环境下的欠驱动智能水下机器人定深跟踪控制 被引量：13

2

作者 万磊 张英浩 +1 位作者 孙玉山 李岳明 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1849-1854,共6页

为使欠驱动智能水下机器人(AUV)在实际定深作业中,更好地抵抗外界和载体内部信号传输所构成的复杂环境作用,以某欠驱动AUV为研究对象,基于自抗扰控制技术和模糊控制方法,结合水下机器人相关运动学及动力学方程,利用切换控制策略,取自抗... 为使欠驱动智能水下机器人(AUV)在实际定深作业中,更好地抵抗外界和载体内部信号传输所构成的复杂环境作用,以某欠驱动AUV为研究对象,基于自抗扰控制技术和模糊控制方法,结合水下机器人相关运动学及动力学方程,利用切换控制策略,取自抗扰和模糊控制各自的优点,联合建立了欠驱动AUV模糊自抗扰定深跟踪控制器,并与基于传统比例积分微分(PID)方法的定深控制器在复杂环境下进行了对比仿真.仿真结果表明,基于模糊自抗扰控制技术的欠驱动AUV深度控制方法能够实现准确定深跟踪控制,同时,相比于传统PID控制器,模糊自抗扰深度控制方法能够更有效地抑制复杂环境下干扰所造成的超调和震颤等现象,具有更优的控制效果. 展开更多

关键词 欠驱动智能水下机器人 深度控制 自抗扰控制 模糊控制 复杂环境

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基于改进二次规划算法的X舵智能水下机器人控制分配 被引量：18

3

作者 李岳明 王小平 +2 位作者 张军军 曹建 张英浩 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期524-531,共8页

针对具有4个独立舵叶的X舵智能水下机器人(AUV)姿态控制分配精度及其计算效率问题,提出一种改进二次规划算法,在满足分配精度的同时减少计算量.使用Lagrange乘子法替代序列二次规划法所用的光滑牛顿法进行优化求解计算,有效降低了迭代... 针对具有4个独立舵叶的X舵智能水下机器人(AUV)姿态控制分配精度及其计算效率问题,提出一种改进二次规划算法,在满足分配精度的同时减少计算量.使用Lagrange乘子法替代序列二次规划法所用的光滑牛顿法进行优化求解计算,有效降低了迭代循环计算,同时保留了序列二次规划的计算精度.仿真环境下的X舵AUV运动控制结果表明:改进后的控制分配算法能够减少40%的计算时间,控制分配偏差不大于0.03 N·m,AUV姿态控制效果良好. 展开更多

关键词 X舵 智能水下机器人 控制分配 改进二次规划 运动控制

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基于重构容错的智能水下机器人定深运动控制 被引量：7

4

作者 万磊 张英浩 +2 位作者 孙玉山 李岳明 何斌 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期723-730,共8页

为保证智能水下机器人(AUV)在部分运动执行器出现故障的情况下,仍可在一定深度下顺利完成相应任务,提出一种定深容错运动控制策略。该控制策略针对某型智能水下机器人垂向推进器的故障,从实用角度出发,基于重构容错控制思想,同时结合自... 为保证智能水下机器人(AUV)在部分运动执行器出现故障的情况下,仍可在一定深度下顺利完成相应任务,提出一种定深容错运动控制策略。该控制策略针对某型智能水下机器人垂向推进器的故障,从实用角度出发,基于重构容错控制思想,同时结合自抗扰控制(ADRC)方法进行具体的控制器设计和实现。该控制策略中包括两种定深控制器设计,分别为垂推正常工况下和垂推故障情况下的定深控制,试图依靠相关故障信息,通过重构替换实现容错控制。在仿真实验中,该控制策略于不同环境干扰下进行了相应测试,并与结合PID方法的定深控制器进行了比较。结果表明,基于重构容错控制思想,并结合自抗扰控制方法的定深容错控制策略不仅有效,同时具有更好的抑制干扰作用,从而可以为机器人提供更优的控制效果。 展开更多

关键词 控制科学与技术 智能水下机器人 容错运动控制 重构容错 自抗扰控制方法 定深控制

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智能水下机器人路径规划研究现状与展望 被引量：32

5

作者 孙玉山 冉祥瑞 +2 位作者 张国成 王力锋 王建 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1111-1116,共6页

路径规划是智能水下机器人技术研究的核心内容之一,是实现其自主航行和作业的关键环节。本文对智能水下机器人路径规划方法进行分类并分析其各自特点,总结了国内外利用各种规划算法对智能水下机器人路径规划的研究现状,对比多种规划方法... 路径规划是智能水下机器人技术研究的核心内容之一,是实现其自主航行和作业的关键环节。本文对智能水下机器人路径规划方法进行分类并分析其各自特点,总结了国内外利用各种规划算法对智能水下机器人路径规划的研究现状,对比多种规划方法,认为人工智能算法是当前规划领域较适用方法。研究表明智能水下机器人路径规划需要解决三维规划、定位通讯以及多约束等问题,指明了路径规划方法的优化及开发、局部路径规划、多机器人协同规划以及多平台协同规划为当前水下机器人规划的研究方向。 展开更多

关键词 智能水下机器人 路径规划 协同规划 人工势场 神经网络 强化学习 避障 安全性

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智能水下机器人协同仿真框架研究 被引量：1

6

作者 王卓 冯晓宁 +1 位作者 万磊 庞永杰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期613-619,共7页

针对水下机器人仿真的实际应用,引入协同仿真技术,提出了水下机器人协同仿真框架和配套的开发方法.阐述了该平台的体系结构和信息流程,对运动控制的协同仿真模型进行了说明,在建立的仿真系统中进行了远距离蔽障航行、目标探测与识别和... 针对水下机器人仿真的实际应用,引入协同仿真技术,提出了水下机器人协同仿真框架和配套的开发方法.阐述了该平台的体系结构和信息流程,对运动控制的协同仿真模型进行了说明,在建立的仿真系统中进行了远距离蔽障航行、目标探测与识别和管道跟踪半实物仿真实验.实验表明,协同仿真框架能够完成各种不同软件环境的异构仿真模型之间的协同工作,克服了单一模型难以精确描述非线性关系的问题,在一定程度上提高了仿真的可信度. 展开更多

关键词 智能水下机器人 协同仿真 体系结构 运动控制仿真

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一种智能水下机器人进行大范围海洋环境监测的方案与实验 被引量：6

7

作者 李晔 庞永杰 唐旭东 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期12-16,共5页

采用智能水下机器人进行海洋环境的立体监测具有监测范围广,自主性强的特点。本文在探讨世界各国采用智能水下机器人进行海洋环境监测的情况的基础上,介绍了自主研发的智能水下机器人海洋大范围环境数据的自主采集系统,其主要优点是:相... 采用智能水下机器人进行海洋环境的立体监测具有监测范围广,自主性强的特点。本文在探讨世界各国采用智能水下机器人进行海洋环境监测的情况的基础上,介绍了自主研发的智能水下机器人海洋大范围环境数据的自主采集系统,其主要优点是:相对于其他机器人,可实现"大范围"海洋环境数据的采集;相对于固定式浮标,可实现海洋环境数据的"自主"采集。并给出了自主采集流程和软件分层递阶体系结构。在真实海域中,采用智能水下机器人,进行了国内首次大范围环境数据采集实航实验。实验结果表明采用智能水下机器人进行海洋环境的立体监测是切实可行的。 展开更多

关键词 智能水下机器人 海洋环境 监测 数据采集

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关于发展智能水下机器人技术的思考 被引量：22

8

作者 徐玉如 苏玉民 《舰船科学技术》 北大核心 2008年第4期17-21,共5页

智能水下机器人在海洋开发和海洋军事领域具有极为广阔的应用前景。智能水下机器人技术是世界各国都在致力发展的技术领域。简要介绍了国外智能水下机器人的发展状况,提出了应重点开展研究的关键技术和发展智能水下机器人技术的建议。

关键词 智能水下机器人 关键技术

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基于微重启和部分客观马尔可夫决策模型的智能水下机器人软件自修复方法

9

作者 张汝波 孟雷 史长亭 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第8期2375-2379,共5页

针对智能水下机器人(AUV)软件故障修复过程中存在的修复代价过高和系统环境只有部分可观察的问题,提出了一种基于微重启技术和部分客观马尔可夫决策(POMDP)模型的AUV软件故障修复方法。该方法结合AUV软件系统分层结构特点,构建了基于微... 针对智能水下机器人(AUV)软件故障修复过程中存在的修复代价过高和系统环境只有部分可观察的问题,提出了一种基于微重启技术和部分客观马尔可夫决策(POMDP)模型的AUV软件故障修复方法。该方法结合AUV软件系统分层结构特点,构建了基于微重启的三层重启结构,便于细粒度的自修复微重启策略的实施;并依据部分可观马尔可夫决策过程理论,给出AUV软件自修复POMDP模型,同时采用基于点的值迭代(PBVI)算法求解生成修复策略,以最小化累积修复代价为目标,使系统在部分可观环境下能够以较低的修复代价执行修复动作。仿真实验结果表明,基于微重启技术和POMDP模型的AUV软件故障修复方法能够解决由软件老化及系统调用引起的AUV软件故障,同与两层微重启策略和三层微重启固定策略相比,该方法在累积故障修复时间和运行稳定性上明显更优。 展开更多

关键词 智能水下机器人 微重启 自修复 部分客观马尔可夫决策 基于点的值迭代算法

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智能水下机器人水声精确定位技术的研究 被引量：8

10

作者 王庆天 邢志刚 刘伯胜 《海洋工程》 CSCD 1999年第4期95-100,共6页

讨论了智能水下机器人水声定位技术，给出系统的组成、定位教学模型。论述了提高定位精度措施，最后给出试验测量结果。

关键词 智能水下机器人 水声定位技术

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智能水下机器人的路径规划方法 被引量：2

11

作者 张汝波 顾国昌 张国印 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 1997年第1期40-43,共4页

阐述了智能水下机器人的路径规划方法。首先介绍了自行研制的智能水下机器人的系统组成，然后讨论了其规划方法，并着重介绍了体现水下智能机器人自主能力的全局规划器和局部规划器。

关键词 智能水下机器人 规划 机器人

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智能水下机器人声视觉跟踪系统研究 被引量：1

12

作者 张铁栋 万磊 +1 位作者 曾文静 徐玉如 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期502-509,共8页

提出了一个新的水下声视觉图像预处理、分割和目标跟踪的处理系统框架。采用该系统框架，设计了一个基于前视声纳的智能水下机器人（AUV）声视觉目标探测跟踪系统，并描述了该系统的软、硬件体系结构。针对水下声视觉图像特点，分析了... 提出了一个新的水下声视觉图像预处理、分割和目标跟踪的处理系统框架。采用该系统框架，设计了一个基于前视声纳的智能水下机器人（AUV）声视觉目标探测跟踪系统，并描述了该系统的软、硬件体系结构。针对水下声视觉图像特点，分析了声纳图像的预处理方法，探讨了图像中特征信息的选取，构造了基于不变矩的仿射变换不变量，提出了基于组合特征的粒子权重分配方法，阐述了改进后的高斯粒子滤波（GPF）跟踪实现过程。海上实验验证了所提方法的有效性，证明所构建的探测跟踪系统具有较高的准确性和鲁棒性。 展开更多

关键词 智能水下机器人(AUV) 声视觉 图像处理 高斯粒子滤波(GPF)

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智能水下机器人视景仿真实验平台研究 被引量：5

13

作者 高霓 王卓 《船海工程》 2009年第5期58-60,共3页

利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真。经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器... 利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真。经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器人在水下运动的实际情况。 展开更多

关键词 智能水下机器人 视景仿真 分布式系统

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基于遗传模拟退火算法的水下机器人路径规划 被引量：13

14

作者 顾国昌 付岩 刘海波 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期84-87,共4页

全局路径规划是智能水下机器人(AUV)研究领域中的一个重要课题,在一定程度上它标志着水下机器人智能水平的高低,它的目标是在已知障碍物的环境中为水下机器人寻找一条从起始状态到达目标状态的无碰路径.文中提出一种基于区域分层模型的... 全局路径规划是智能水下机器人(AUV)研究领域中的一个重要课题,在一定程度上它标志着水下机器人智能水平的高低,它的目标是在已知障碍物的环境中为水下机器人寻找一条从起始状态到达目标状态的无碰路径.文中提出一种基于区域分层模型的遗传模拟退火算法的全局路径规划方法,解决了在大范围海洋环境下水下机器人的路径规划问题,详细介绍了区域分层模型和遗传模拟退火算法的实现,仿真的结果证明了该算法的有效性. 展开更多

关键词 智能水下机器人 路径规划 遗传算法 模拟退火算法

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一种有效的水下机器人并行定位标图方法 被引量：1

15

作者 李涛 李晔 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期818-822,826,共6页

提出了一种水下机器人并行定位标图的方法.首先对声纳扫描数据进行直线特征提取.在特征的匹配过程中,引入3种几何约束:一元约束,二元约束和刚性约束来保证观测特征和模型特征的正确匹配.在并行的定位与标图中进行了机器人的位置修正和... 提出了一种水下机器人并行定位标图的方法.首先对声纳扫描数据进行直线特征提取.在特征的匹配过程中,引入3种几何约束:一元约束,二元约束和刚性约束来保证观测特征和模型特征的正确匹配.在并行的定位与标图中进行了机器人的位置修正和地图修正.应用该方法,机器人在较为复杂的环境下,仅使用前视声呐和多普勒速度仪,依靠不精确的地图,实现了自主的定位和导航,同时修正了地图的精度.仿真和物理试验证明了该方法的正确性. 展开更多

关键词 智能水下机器人 匹配定位 标图

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水下机器人软件可靠性及故障诊断方法研究 被引量：3

16

作者 张汝波 史长亭 杨婷 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第18期226-230,共5页

针对于智能水下机器人在软件系统故障诊断过程中广泛存在的不确定性和复杂关联性,采用改进的软件FMEA方法,对AUV智能规划决策控制系统进行了可靠性分析和研究,在总结了AUV主要软件故障模式的基础上,提出了一种基于FMEA的三层贝叶斯网络... 针对于智能水下机器人在软件系统故障诊断过程中广泛存在的不确定性和复杂关联性,采用改进的软件FMEA方法,对AUV智能规划决策控制系统进行了可靠性分析和研究,在总结了AUV主要软件故障模式的基础上,提出了一种基于FMEA的三层贝叶斯网络诊断模型。通过贝叶斯网络的推理机制,分别对单一故障和复合故障进行了推理实验。实验结果表明,采用上述方法能有效地提高水下机器人系统软件可靠性以及故障诊断能力。 展开更多

关键词 智能水下机器人 软件可靠性 失效模式影响分析 故障诊断

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三阶多机器人协同编队动态避障控制 被引量：11

17

作者 张玉超 蒋沅 代冀阳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1762-1774,共13页

针对智能水下机器人编队在三维复杂环境中的避障和一致性控制问题,提出了协同编队动态避障控制算法。建立了基于动态障碍物运动速度的自适应斥力增益项,并将其引入斥力势场函数中,使机器人安全规避静态及动态障碍物,定义了基于机间势场... 针对智能水下机器人编队在三维复杂环境中的避障和一致性控制问题,提出了协同编队动态避障控制算法。建立了基于动态障碍物运动速度的自适应斥力增益项,并将其引入斥力势场函数中,使机器人安全规避静态及动态障碍物,定义了基于机间势场增益项和机间通信权重的机间势场函数,解决机器人易自撞、脱离编队的问题;将机器人在势场作用下的合加速度引入一致性协议中,结合改进势场与一致性理论设计编队协同避障控制器;通过Lyapunov函数方法证明了稳定性。仿真结果表明:多机器人在该算法下能安全避障并实现位置、速度的一致性。 展开更多

关键词 智能水下机器人 编队避障 人工势场 自适应斥力增益项 一致性理论

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智能水下航行器对海洋重金属污染状况的检测研究 被引量：9

18

作者 栾坤祥 马秀冬 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第16期187-189,共3页

由于海洋水文环境较为复杂,因此本文利用智能水下机器人对该段水域进行采样,从而为水域重金属污染状况的检测提供基础。首先,在选定区域利用水下机器人对该江段水域实行样品采集,采用紫外可见分光光度法结合光度仪构建对重金属多组分微... 由于海洋水文环境较为复杂,因此本文利用智能水下机器人对该段水域进行采样,从而为水域重金属污染状况的检测提供基础。首先,在选定区域利用水下机器人对该江段水域实行样品采集,采用紫外可见分光光度法结合光度仪构建对重金属多组分微量元素浓度测试分析的技术,为实现多种重金属元素的同时检测,选择敏感且合适的螯合显色试剂,并对实验数据进行采集;以紫外可见分光光度仪采集的多组实验数据为基础,对光度仪测量的响应信号变化状态进行观察,利用卡尔曼滤波算法与仪器实现联机并分析系统中待测重金属元素的浓度。实验证明,对海洋水域重金属污染状况的检测为水质监测管理提供可靠数据。 展开更多

关键词 智能水下机器人 海洋 重金属检测

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水下仿生电场感知综述 被引量：1

19

作者 谢广明 郑君政 王晨 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2289-2305,共17页

复杂水下环境中水下机器人的感知与探测技术亟待突破,基于微弱电场的水下仿生感知是一类很有潜力的技术路径。自然界中,一类鱼可在身体周围产生电场并通过电场变化来感知环境和其它生物,被称为弱电鱼。受弱电鱼感知行为启发,国内外学者... 复杂水下环境中水下机器人的感知与探测技术亟待突破,基于微弱电场的水下仿生感知是一类很有潜力的技术路径。自然界中,一类鱼可在身体周围产生电场并通过电场变化来感知环境和其它生物,被称为弱电鱼。受弱电鱼感知行为启发,国内外学者展开了基于微弱电场的水下感知原理、方法与智能水下机器人方面的应用研究。综述了弱电鱼的生物学机理、水下电场的建模和感知理论、水下电场感知技术及其应用方面的研究进展,并展望了水下仿生电场感知技术的未来发展趋势。 展开更多

关键词 智能水下机器人 弱电鱼 水下感知 仿生电场感知 目标物体感知 仿生电场通信

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海洋空间智能无人运载器技术发展展望 被引量：89

20

作者 徐玉如 苏玉民 庞永杰 《中国舰船研究》 2006年第3期1-4,共4页

海洋空间智能无人运载器是指智能水面无人艇(USV)、智能水下机器人(AUV)和无人水下机器人(UUV)。随着无人飞机、无人战车、机器战士逐渐在战场上显示越来越大的威力,无人化战争的发展已经呈现出相对清晰的蓝图。海洋空间智能无人运载器... 海洋空间智能无人运载器是指智能水面无人艇(USV)、智能水下机器人(AUV)和无人水下机器人(UUV)。随着无人飞机、无人战车、机器战士逐渐在战场上显示越来越大的威力,无人化战争的发展已经呈现出相对清晰的蓝图。海洋空间智能无人运载器也得到迅速的发展,它们在未来海洋国土安全、海洋开发方面发挥越来越大的作用。国内外都十分重视该领域的研究,已取得多项鼓舞人心的成果,并逐渐在军事和其他方面得到应用。概要介绍无人运载器的发展趋势。 展开更多

关键词 无人运载器 智能水下机器人 水面无人艇

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