多水下滑翔机系统编队变换和路径规划研究

发布时间：2025-05-27 05:15

　　水下滑翔机凭借自主性、长续航力以及携带的多种传感设备,广泛应用于海洋采样、海底地形地貌勘探和海洋平台辅助作业等领域。相比于单个功能强大的水下滑翔机,由多个结构相对简单的水下滑翔机组成的系统可以提高任务完成的效率,而且对故障有着较高的容错性;在大规模监测和勘探任务中,发挥着越来越重要的作用。本文从以下几个方面对多水下滑翔机系统进行了研究分析:1.将多水下滑翔机系统看作一个虚拟的多体系统,把水下滑翔机个体视为多体系统中的一个刚体,运用多体系统理论对多水下滑翔机系统进行了运动学分析,在广义坐标下用凯恩方法实现了系统的动力学建模。2.将人工势场方法和虚拟领航者方法结合,探讨了多滑翔机系统编队的构建方式,得出了一种构建任意形状的稳定的滑翔机编队的方法。在此基础上,利用虚拟领航者形成刚体结构,在势场的作用下,引导滑翔机向期望位置收敛,实现了多滑翔机系统编队的灵活变换。3.在对势场进行离散的基础上,研究了多水下滑翔机系统在障碍物环境中的路径规划的实现。给出了一种改进的强化学习方法,可以一次解决多滑翔机从不同的位置到目标的路径寻优问题,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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图３．１由滑翔机和虚拟领航者组成的多体系统??Ｆｉｇｕｒｅ．３．１?Ａ?ｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ｇｌｉｄｅｒｓ?ａｎｄ?ｖｉｒｔｕａｌ?ｎａｖｉｇａｔｏ色圆点表示两个滑翔机ｉ和ｊ，较小的灰色圆点表示两个虚圆圈表示由虚拟领航者构成的刚体的形心。??Ｒ中，我们用力表....

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本文编号：4047572