仿生游动机器的建模与智能控制方法研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:netchina123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水下仿生游动机器具有机动性好、推进效率高等优点,应用前景广阔。而两侧波动鳍推进型仿生游动机器是一类典型的水下仿生游动机器系统。本文针对两侧波动鳍推进型仿生游动机器,重点开展了其系统设计、建模、控制和路径规划等方面的研究工作,论文的主要内容如下:   首先,基于仿生机理和系统控制要求,给出了波动鳍推进游动机器机构设计、基于FPGA的游动机器驱动系统设计、基于ARM-Linux的实时控制系统设计,以及基于惯导系统的传感器系统设计。在此基础上,通过系统集成开发了游动机器的实验平台,以及辅助游动机器实验研究的远程控制平台。   其次,通过分析波动鳍的运动特征,提出并验证了波动鳍的运动控制参数调节方法。分析并提出了两侧波动鳍的协调控制策略,实现了游动机器前向、后向、侧向、旋转等多种游动模式。在此基础上,提出了基于有限状态机和游动模式切换相结合的避障控制策略。   第三,开展多种游动模式的开环控制实验研究,通过实验数据分析提出了一种合理的游动机器模型简化方法,进而结合加权递归最小二乘、神经网络等方法建立了几类典型游动模式下游动机器控制量和输出量之间的模型。   第四,提出了基于模糊控制器和PID控制器相结合的切换控制方法,实现了游动机器偏航角和速度的控制。进一步改进游动机器系统控制结构,在模糊-PID切换控制基础上增加了基于参考模型的前馈补偿,提升了系统响应速度。   第五,深入分析了游动机器的路径规划要求和机构约束,提出了基于贝塞尔曲线的游动机器三维空间可行路径规划算法。在此基础上,针对在线规划、重规划和避障等要求进一步完善了路径规划算法。   最后,对本文工作进行了总结,并指出了需要进一步开展的研究工作。
其他文献
在语音信号的检测过程中,被测语音信号通常比较微弱,很容易被噪声干扰和淹没,导致提取纯净的语音信号的工作很难进行。语音增强技术是解决这个问题的关键技术之一,为了消除噪
随着世界范围的人口增长和城镇化进程,人群控制和公共空间设计变得越发重要。在众多用于这方面应用的群信息中,人数值和人群密度是一项重要的信息,因为不同的人群密度通常需
本文是在国家自然科学基金“基于耦合传感反馈的鱼游CPG的多模态控制”的支持下完成的。本文针对机器鱼的嵌入式视觉进行研究,实现仿机器鱼的视觉导航。   本文提出了一种
随着机器人应用领域的不断拓展,多机器人系统以其柔性、并行性及鲁棒性等特性受到普遍重视,围捕作为代表性的多机器人任务以其天然的动态性和对抗性成为研究热点。本文主要针对
两轮自平衡机器人是轮式移动机器人中重要的一类仿生系统。而桌面型两轮机器人不仅在体积、成本上具备优势,而且它可以实现在大型两轮机器人上无法实现的控制算法,具有广泛的应
机器学习作为智能信息处理的代表性方法在近几十年中取得了飞跃式的发展。然而经典的监督学习需要大量人工标记的数据作为训练样本;由于标记样本往往代价高昂,从而大大提高了监
定位与导航策略是实现移动机器人自主导航的关键问题。本文以运行于室内环境的轮式移动机器人为研究对象,对视觉自定位与未知环境下导航策略两个子问题展开深入研究。本文的
学位
十多年来,短信服务在世界各国电信市场中得到巨大的发展。而手机短信发送量的增长伴随而来的就是日趋泛滥的垃圾短信。词特征数量多,维数大,需要进行特征选择,否则会严重影响
随着世界各国对海洋的深入探寻,海洋勘测设备也由海上逐步向海下发展,根据海水环境的独特性质,水下设备应具有自主沉浮的能力,才能对海洋进行立体式探测。本文立足于中小型水下设