基于神经网络的水下机器人容错控制方法与实验研究 被引量：3

1

作者 颜明重 刘乾 +1 位作者 朱大奇 汤天浩 《船海工程》 2009年第5期138-141,161,共5页

针对无人水下机器人(UUV)传感器常见故障,采用一种基于有限脉冲响应(FIR)滤波器模型的在线故障诊断方法。根据该模型的故障检测结果,提出一种基于BP神经网络模型的容错控制策略,实现水下机器人首向角的估计以及传感器信号的在线重构。... 针对无人水下机器人(UUV)传感器常见故障,采用一种基于有限脉冲响应(FIR)滤波器模型的在线故障诊断方法。根据该模型的故障检测结果,提出一种基于BP神经网络模型的容错控制策略,实现水下机器人首向角的估计以及传感器信号的在线重构。将重构的信号替代故障传感器信号,实现水下机器人在线容错控制。在OUTLAND 1000水下机器人定向控制系统中,首向角传感器(罗经)发生故障情形下,给出机器人的故障检测以及容错控制结果。 展开更多

关键词 无人水下机器人 传感器故障 神经网络 容错控制

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基于JAVA的新型ARV水下机器人通信及控制系统的实现 被引量：5

2

作者 王宇雷 朱大奇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期7-11,共5页

ARV(autonomous&remotely-operated vehicle)是一种全新概念的水下机器人,它综合遥控水下机器人(ROV)和自治水下机器人(AUV)的优点,自带能源并通过光纤与母船联系,可以在复杂环境下实现自主、遥控和监控3种模式下的中等范围搜索、... ARV(autonomous&remotely-operated vehicle)是一种全新概念的水下机器人,它综合遥控水下机器人(ROV)和自治水下机器人(AUV)的优点,自带能源并通过光纤与母船联系,可以在复杂环境下实现自主、遥控和监控3种模式下的中等范围搜索、定点观测以及水下轻作业。提出一种基于JAVA开发的ARV通信及控制系统,它能够实现ARV的运动操纵、自动驾驶、设备控制、状态检测、故障报警、视频监视、声纳探测和数据交换记录,同时提供信息监测、工作过程记录及保障系统安全的功能。 展开更多

关键词 ARV JAVA 通信及控制

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基于粒子群优化的自治水下机器人模糊路径规划 被引量：8

3

作者 孙兵 朱大奇 杨元元 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1284-1291,共8页

针对自治水下机器人(AUV)的路径规划问题进行了研究,依据模糊控制规则,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的模糊路径规划算法。首先建立水下水平面内路径规划的模糊规则,并应用A/B模型进行静态和动态障碍物的避障。同时考虑到模糊边界的选... 针对自治水下机器人(AUV)的路径规划问题进行了研究,依据模糊控制规则,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的模糊路径规划算法。首先建立水下水平面内路径规划的模糊规则,并应用A/B模型进行静态和动态障碍物的避障。同时考虑到模糊边界的选择具有很大的随意性,所生成的路径并非最优,利用PSO算法进行模糊集合的优化,使得最终生成的路径最优。应用设计的粒子群优化模糊(PSO-fuzzy)算法针对动静态障碍物进行了避障路径规划,仿真结果验证了所设计的方法的有效性。 展开更多

关键词 自治水下机器人(AUV) 路径规划 模糊控制 粒子群优化(PSO) 避障

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基于生物启发的水下机器人路径跟踪控制 被引量：2

4

作者 邓志刚 袁芳 朱大奇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1234-1241,共8页

针对常规反步控制方法在路径跟踪中出现的速度跳变与推进器驱动饱和等问题,将生物启发神经动力学模型应用到水下机器人路径跟踪控制中。利用生物启发神经动力学模型的渐变和有界输出等特性,设计基于生物启发的反步路径跟踪控制器,并同... 针对常规反步控制方法在路径跟踪中出现的速度跳变与推进器驱动饱和等问题,将生物启发神经动力学模型应用到水下机器人路径跟踪控制中。利用生物启发神经动力学模型的渐变和有界输出等特性,设计基于生物启发的反步路径跟踪控制器,并同传统反步跟踪控制器进行对比分析。仿真结果表明:在较大的初始跟踪误差下,所设计的跟踪控制器可以有效克服水下机器人跟踪控制中的速度跳变,避免推进器的驱动饱和,满足水下机器人推进器的推力约束。 展开更多

关键词 水下机器人 自治-遥控机器人 反步控制 生物启发神经动力学 路径跟踪

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小型水下机器人在复杂水下地形中的目标搜寻应用 被引量：8

5

作者 颜明重 邓志刚 +3 位作者 申雄 孙兵 徐国华 朱大奇 《船海工程》 2012年第2期174-177,共4页

针对水下目标搜寻工作所遇到的现实困难及搜寻作业的特点,提出一种在局部水域范围内基于小型ROV的水下小目标搜寻方案,以提高水下复杂地形中的目标搜寻效率。工程应用实践证明该方案具有高效率、低风险及低成本等特点。

关键词 水下机器人 路径规划 避障

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Model1000水下机器人容错控制 被引量：1

6

作者 袁芳 叶银忠 朱大奇 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B07期186-189,共4页

针对复杂海洋环境中水下机器人的可靠性问题,将在线学习的RCMAC递归小脑神经网络应用于水下机器人时变、非线性故障的辨识和容错控制中。在OUTLAND的ROV水下机器人Model1000上设置各种传感器和推进器故障进行水下故障辨识和容错控制实验... 针对复杂海洋环境中水下机器人的可靠性问题,将在线学习的RCMAC递归小脑神经网络应用于水下机器人时变、非线性故障的辨识和容错控制中。在OUTLAND的ROV水下机器人Model1000上设置各种传感器和推进器故障进行水下故障辨识和容错控制实验,实验结果证明了RCMAC网络在水下机器人故障辨识和容错控制中的有效性。 展开更多

关键词 故障诊断 水下机器人RCMAC 容错控制

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新型变倾斜参数S型函数的积分滑模水下机器人控制方法研究 被引量：3

7

作者 薛丰 朱大奇 邓志刚 《高技术通讯》 北大核心 2017年第1期62-71,共10页

研究了水下机器人轨迹的滑模跟踪控制。针对滑模抖动对系统稳定性的影响,设计了一种基于变倾斜参数sigmoid函数的积分滑模切换函数。基于这个函数设计的控制器在避免抖振现象的同时,保持了高控制精度,且能抑制传统积分滑模控制器常见的... 研究了水下机器人轨迹的滑模跟踪控制。针对滑模抖动对系统稳定性的影响,设计了一种基于变倾斜参数sigmoid函数的积分滑模切换函数。基于这个函数设计的控制器在避免抖振现象的同时,保持了高控制精度,且能抑制传统积分滑模控制器常见的超调现象。该控制方法有效性已通过理论证明和仿真实验得到了验证。 展开更多

关键词 水下机器人 轨迹跟踪 滑模控制 积分滑模面 S型函数

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基于VxWorks的自治-遥控水下机器人半双工通信设计和实现 被引量：1

8

作者 白桦 史进 朱大奇 《船海工程》 2013年第3期136-140,共5页

针对自治-遥控水下机器人(ARV)硬件平台特点,基于VxWorks操作系统,采用RS-485通信方式,应用互斥锁机制,开发了半双工通信软件。通讯测试结果说明,当控制程序周期在200 ms左右时,嵌入式版能较好地收发数据,符合ARV操控的实时性要求。

关键词 ARV 串口通信 互斥锁 RS-485 半双工

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基于单片机的水下机器人传感器故障检测仪设计 被引量：1

9

作者 冯俊杰 邓志刚 朱大奇 《船海工程》 2010年第5期241-245,共5页

针对OUTLAND1000无人水下机器人,采用自适应滤波器FIR对水下机器人进行在线自适应建模,利用LMS算法调节和分析滤波器的权系数实时监测水下机器人传感器的故障。以单片机C8051F120为核心设计故障检测器,数据采集和控制信号通过设计的键... 针对OUTLAND1000无人水下机器人,采用自适应滤波器FIR对水下机器人进行在线自适应建模,利用LMS算法调节和分析滤波器的权系数实时监测水下机器人传感器的故障。以单片机C8051F120为核心设计故障检测器,数据采集和控制信号通过设计的键盘发送给机器人,传感器数据通过RS—232传送到控制器进行数据分析,并在液晶上显示出相应的故障检测结果。 展开更多

关键词 单片机 串口通信 故障诊断 无人水下机器人

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基于粒子群优化卡尔曼滤波的水下机器人信号处理 被引量：1

10

作者 王翠翠 朱大奇 刘静 《船海工程》 2010年第1期99-102,共4页

在卡尔曼滤波的基础上,引入粒子群优化算法,对卡尔曼滤波方法进行改进,提出基于粒子群优化的卡尔曼滤波器模型,从而提高水下机器人测量数据的精度,降低系统噪声和量测噪声所带来的误差。水池仿真试验结果表明改进的滤波方法有效、实用。

关键词 卡尔曼滤波器 粒子群算法 水下机器人 信号处理

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基于灰度波动的水下图像分割 被引量：6

11

作者 颜明重 黄冰逸 朱大奇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1268-1273,共6页

为了改善低对比度、富含噪声以及非均匀亮度的水下图像的分割效果,本文提出一种基于图像灰度波动特征的分割方法,该方法采用了非对称的自适应中值滤波的方法来改善图像的前景目标与背景之间的边缘特性,分别从行和列的方向上检测出大尺... 为了改善低对比度、富含噪声以及非均匀亮度的水下图像的分割效果,本文提出一种基于图像灰度波动特征的分割方法,该方法采用了非对称的自适应中值滤波的方法来改善图像的前景目标与背景之间的边缘特性,分别从行和列的方向上检测出大尺度的波峰和波谷,再通过局部阈值分割来确定图像中的前景目标边缘,最后将行与列的分割结果取交集,得到图像分割的最终结果。仿真结果表明:与基于模糊熵或者模糊聚类的图像分割方法相比,本文的算法性能更优,分割效果更好。 展开更多

关键词 图像分割 灰度波动 水下图像 中值滤波 非均匀光照 模糊熵 模糊聚类 主元分析

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基于神经动力学的水下目标观测路径规划 被引量：7

12

作者 颜明重 黄冰逸 朱大奇 《船海工程》 北大核心 2017年第2期103-107,112,共6页

针对水下工程应用中的自治水下机器人目标观测的路径需求问题,提出基于生物启发神经动力学的路径规划方法,在二维栅格地图的基础上,建立二维生物启发神经网络模型,引入来自目标观测任务区域的激励信号和障碍物的抑制信号,任务区域能够... 针对水下工程应用中的自治水下机器人目标观测的路径需求问题,提出基于生物启发神经动力学的路径规划方法,在二维栅格地图的基础上,建立二维生物启发神经网络模型,引入来自目标观测任务区域的激励信号和障碍物的抑制信号,任务区域能够全局地吸引机器人,障碍物对机器人具有局部排斥作用,从而使得机器人能够近距离观测目标。仿真结果表明,在未知的动态水下环境中,机器人能够有效规避障碍物,自主规划出目标观测路径和返航路径。 展开更多

关键词 海洋工程 路径规划 生物启发神经动力学 水下机器人

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运动学约束条件下多AUV任务分配算法 被引量：5

13

作者 李欣 朱大奇 徐珂昂 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1638-1644,共7页

针对运动学约束的自治水下机器人(AUV)任务分配与路径规划问题,本文以多个AUV组成的系统为研究对象,将Dubins Path算法与改进的自组织映射(SOM)神经网络算法相结合,提出一种在运动学约束条件下多AUV任务分配与路径规划算法。通过SOM神... 针对运动学约束的自治水下机器人(AUV)任务分配与路径规划问题,本文以多个AUV组成的系统为研究对象,将Dubins Path算法与改进的自组织映射(SOM)神经网络算法相结合,提出一种在运动学约束条件下多AUV任务分配与路径规划算法。通过SOM神经网络方法对多AUV进行任务分配后,若存在运动学约束或障碍物而导致无法进行Dubins路径规划时,则重新进行任务分配,直到所有目标点都有AUV到达。仿真结果表明该算法能够有效完成运动学约束条件下多AUV的任务分配。 展开更多

关键词 自治水下机器人 多任务分配 路径规划 自组织映射 Dubins PATH 运动学约束 负载均衡

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船舶避碰路径规划研究综述 被引量：13

14

作者 康与涛 朱大奇 陈伟炯 《船海工程》 2013年第5期141-145,共5页

对船舶避碰模型和路径规划方法进行分类综述和评价,将评价碰撞危险的船舶避碰模型分为碰撞危险度模型和船舶领域模型,将现有的船舶避碰路径规划方法分为确定性方法和智能优化方法,并分别对其研究成果进行总结,分析船舶避碰路径规划发展... 对船舶避碰模型和路径规划方法进行分类综述和评价,将评价碰撞危险的船舶避碰模型分为碰撞危险度模型和船舶领域模型,将现有的船舶避碰路径规划方法分为确定性方法和智能优化方法,并分别对其研究成果进行总结,分析船舶避碰路径规划发展趋势。 展开更多

关键词 船舶避碰 碰撞危险度模型 船舶领域模型 路径规划

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多AUV主从式编队及避障控制方法 被引量：9

15

作者 丁国华 朱大奇 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期538-544,共7页

研究了自治水下机器人(AUV)主从式编队控制问题,提出了一种基于反步控制和人工势场的多AUV三维编队与避障方法,并实现了7AUV编队控制仿真和7AUV避障控制仿真。该方法利用领航者的位置信息,引入反步控制实现跟随AUV对虚拟AUV的轨迹跟踪,... 研究了自治水下机器人(AUV)主从式编队控制问题,提出了一种基于反步控制和人工势场的多AUV三维编队与避障方法,并实现了7AUV编队控制仿真和7AUV避障控制仿真。该方法利用领航者的位置信息,引入反步控制实现跟随AUV对虚拟AUV的轨迹跟踪,实现三维水下编队控制;结合人工势场的方法变换队形,有效地避开障碍物,顺利地通过障碍物区域。仿真研究表明,该方法编队时间短,差错率低,实现了预期的控制效果,验证了算法的有效性及实用性。 展开更多

关键词 自治水下机器人(AUV) 主从式 编队控制 反步控制 人工势场 避障

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