人工势场和虚拟结构相结合的多水下机器人编队控制

发布时间：2019-10-08 08:01

【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。
【作者单位】： 哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室;
【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)
【分类号】：TP242

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本文编号：2546204