人工势场和虚拟结构相结合的多水下机器人编队控制

摘要：

传统的多水下机器人(AUV)编队算法,例如领航跟随法、虚拟结构法,对编队形成过程中AUV间的避碰问题和编队行进过程中的避障问题,没有进行有效解决.人工势场法可利用势函数进行避碰、避障,但队形组织能力略显不足.针对上述问题,提出了一种人工势场和虚拟结构相结合的多AUV编队控制算法.将系统分为3个部分:编队参考点、虚拟结构质点和AUV.以编队参考点为中心形成期望的虚拟结构以组织队形;虚拟结构质点以期望的虚拟结构为运动目标,并在运动的过程中,通过人工势场斥函数,实现避碰和避障;AUV对虚拟结构质点进行目标跟踪,从而渐进形成AUV的队形.通过编队路径跟踪、编队队形变换和编队避障等一系列仿真实验,对算法的可靠性和灵活性进行充分验证.实验结果表明:在随机的初始位置条件下,多AUV系统可以快速无碰撞地形成队形;在编队行进过程中进行灵活的队形变换,并对障碍物有效避碰.

关键词：兵器科学与技术、多水下机器人、编队控制、人工势场、虚拟结构

所属期刊栏目：38

分类号：TP273+.5(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金项目51209051、51509057、51309066;中央高校基本科研项目HEUCFD1514;海洋工程国家重点实验室开放课题项目1415

在线出版日期：2017-04-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：326-334