基于博弈论的无人水面艇编队控制方法研究

发布时间：2021-06-02 21:21

　　无人水面艇,也被称作水面机器人,或者叫水面无人艇,是一种可进行无人作业的水面舰艇。近年来,由于无人水面艇在军事和民用方面有很高的使用价值,从而得到了广泛深入的研究。而为了执行任务的效率和成功,常常需要多艘无人艇联合执行,所以这就牵扯到多无人水面艇编队系统的问题,也是本文研究的重点。首先,本文对当前无人水面艇艇编队的研究现状作了整体的概述,详细阐述了无人艇水面艇编队的研究背景和意义以及无人水面艇编队控制方法和关键技术。本文的研究重点是在基于图论的跟随领航者编队控制方法基础上,结合线性二次型微分博弈理论,实现无人艇编队的任务规划、路径跟踪和队形切换。其次,基于船舶建模理论,本文建立了常用的两种坐标系,船体坐标系和北东坐标系。然后,再针对无人水面艇的特点,结合船舶运动建模理论,在运动学模型的基础上,通过无人水面艇动力学模型,环境干扰力模型以及推进器模型的研究,最终建立了水面三自由度的无人水面艇数学模型。并通过直航和回转实验,验证了无人艇建模的有效性和稳定性。再者,本文研究了博弈控制的原理,重点介绍了纳什均衡和微分博弈,以及博弈和控制算法之间的联系。近年来,博弈论在数学和经济领域得到了广泛的研... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．２北东坐标系??

可被当做是不变的。所以在短时间小范围内，对于出现的无人水面艇的运动，就能够把??北东坐标系当做惯性参考系，因此牛顿定律依然是成立的。??如图２．２所示：??图２．２北东坐标系??１４??

纵轴在纵向剖面上，指向船艏，并且平行于水平面；横轴〇＿ｙ与纵向剖面垂直，指向??右舷，并且平行与水平面；垂直轴０Ｚ在纵向剖面上，指向船底方向，并且与水平面垂直。??如图２．３所示：??Ｘ?＇??图２．３船体坐标系??船体坐标系不是惯性坐标系，这是因为它与固定坐标系相比，本身还有加速度和角??速度。所以，牛顿第二定律在船体坐标系下是不能成立的。因此如果要具体分析船舶的??运动特征，首先就需要以北东坐标系作为参考坐标系，然后建立船舶运动方程，最后再??将它转换到船体坐标系中，从而就可以计算出对应的运动学方程［４３］［４４］。??２．３无人水面艇数学模型??２．３．１运动学模型??对于无人水面艇运动学研究，如图２．４所示。??１５??

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]水面无人船轨迹跟踪控制方法研究[D]. 牟鹏程.哈尔滨工程大学 2013
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本文编号：3210774