滚动优化控制及其在移动机器人路径规划中的应用研究

发布时间：2021-08-20 05:42

　　随着科技的发展,移动机器人的技术也在日益完善。同时,在越来越多的领域中移动机器人都得到了应用。其中,在定位未知无线传感器网络这一方面也得到了 一定的应用。即通过使用移动机器人来定位无线传感器网络中的传感器节点的位置。在执行该任务时需要保证移动机器人不会与搜索环境中的障碍物发生碰撞。因此,移动机器人的路径规划是非常重要的部分。本文研究的是滚动优化控制及其在移动机器人路径规划中的应用。主要工作内容如下:（1）对定向天线的接收信号强度分布情况进行分析,建立相应的数学模型。然后根据定向天线接收信号强度的特点,建立了基于粒子滤波的无线传感器网络定位算法。最后,通过仿真实验对所提出的定位算法的有效性进行验证。（2）首先针对差分轮式移动机器人,对其运动状态进行分析建立相应的运动学模型。然后,通过对滚动优化控制的了解与研究,建立了基于滚动优化原理的移动机器人控制算法。其中在求解最优解时使用粒子群优化算法,并对其进行改进得到改进的粒子群优化算法。接着,将控制算法与定位算法相结合,得到一种用于定位未知无线传感器网络的移动机器人滚动优化控制算法。通过仿真实验,验证了所提出的控制算法能够有效的控制移动机器人定... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．?１?各种领域的移动机器人??

?所以比较容易于障碍物发生碰撞。因此，一般将障碍物进行一定的膨胀，以防止??碰撞发生，如图１．２所示。其中黑色的部分即为障碍物原本的大小，灰色的部分??既是对障碍物进行一定的膨胀处理后的大小。同时需要了解的是该方法的计算时??间会随着环境中的障碍物数量增加而快速增大。其原因为随着障碍物数量增加，??工作环境中的线段数量会急剧上升，使得计算量级快速增大，计算时间增大。因??此，这一方法在二维路径规划中或较为简单的环境中应用的比较多，能够快速找??到最短路径。??起始位置??膨胀部分障碍物??目标位置??图１．２可视图法??在１９６８年，Ｗ．Ｅ．Ｈｏｗｄｅｎ提出在路径规划时将移动机器人的运动空间划分为??多个相同大小的栅格，即用栅格来表示运动空间中的信息，即为栅格法［３］ｗ。其??中在栅格法中存在两种类型的栅格：障碍物栅格与自由栅格。其中，障碍物栅格??为存在障碍物或移动机器人无法行走的栅格，自由栅格为不存在障碍物或者移动??机器人能够自由行走的栅格。在将运动空间划分完成后

?所以比较容易于障碍物发生碰撞。因此，一般将障碍物进行一定的膨胀，以防止??碰撞发生，如图１．２所示。其中黑色的部分即为障碍物原本的大小，灰色的部分??既是对障碍物进行一定的膨胀处理后的大小。同时需要了解的是该方法的计算时??间会随着环境中的障碍物数量增加而快速增大。其原因为随着障碍物数量增加，??工作环境中的线段数量会急剧上升，使得计算量级快速增大，计算时间增大。因??此，这一方法在二维路径规划中或较为简单的环境中应用的比较多，能够快速找??到最短路径。??起始位置??膨胀部分障碍物??目标位置??图１．２可视图法??在１９６８年，Ｗ．Ｅ．Ｈｏｗｄｅｎ提出在路径规划时将移动机器人的运动空间划分为??多个相同大小的栅格，即用栅格来表示运动空间中的信息，即为栅格法［３］ｗ。其??中在栅格法中存在两种类型的栅格：障碍物栅格与自由栅格。其中，障碍物栅格??为存在障碍物或移动机器人无法行走的栅格，自由栅格为不存在障碍物或者移动??机器人能够自由行走的栅格。在将运动空间划分完成后


本文编号：3352928