水下多智能体系统快速编队控制

针对水下多智能体系统在无向网络下的快速编队问题,提出基于智能体当前和过去状态的快速编队控制算法。利用矩阵理论和频域分析法,得到该算法能使系统快速编队的过去状态区间。仿真示例验证了其有效性。     

水下自航体水下弹道多学科耦合仿真分析

建立了一个水下自航体的联合仿真分析模型,该模型同时考虑了系统中的螺旋桨和舵机系统动力学特性、控制系统特性和流体动力学特性及其相互耦合的特性。利用此模型对水下自航体水下弹道进行了计算,计算结果与实航试验结果比较表明多学科耦合仿真分析的结果能真实的反应了水下自航体运动的情况。     

多智能体系统技术概论

本文介绍了智能体的发展背景和概况以及多智能体系统的几个关键性定义,着重介绍了多智能体系统所使用的一种最常用的通讯语言：KQML,并展望了多智能体系统的发展前景．     

基于多智能体的舰艇消防虚拟仿真训练系统

为提升舰艇消防训练的全要素水平,迫切需要开展多战位协同的舰艇消防指挥训练.基于Gaia多智能体建模方法模拟消防训练的异步并发过程,构建消防虚拟仿真训练系统,充分模拟舰艇消防的组织体系和处置流程,使受训舰员在训练过程中进一步明确职责.通过实现由单人独立消防向多人协同消防的训练手段升级,有效提升了舰艇消防训练的效能,为舰艇消防战术指挥训练提供了一种新方式.     

基于多智能体的车辆运输船装卸载作业系统仿真

车辆装卸载作业系统是船舶作业系统的一种。基于脚本和条件判断的常规作业仿真模型存在可扩展性差、建模成本高等缺点,难以满足当前作业系统研究的发展趋势。文中为车辆运输船装卸载系统仿真试验设计一个多智能体系统,建立基于BDI模型的智能体控制模块,针对装卸载系统特点设计多智能体协作机制。仿真试验显示牵引车、半挂车和升降机可自行开展作业,表明智能体仿真可以简化作业流程建模工作,该设计工作扩展后可用于各种具有多实体交互协作的船舶作业系统仿真,具有较为广泛的应用前景。     

一种水下航行体控制系统分布式半实物仿真平台的构建

针对水下航行体控制系统半实物仿真平台要完成的功能日趋复杂的问题,提出了一种基于dSPACE和xPC的分布式半实物仿真平台,介绍了该平台的系统构架和软硬件实现;介绍了将dSPACE仿真机和xPC实时仿真机集成在同一个实时系统中的方法和要解决的问题,分析了该仿真平台的实时性;给出了1个水下航行体控制系统半实物仿真的应用实例。该平台将dSPACE和xPC集成在同1个分布式实时系统下,分布式的系统结构不仅在功能的实现和扩展方面非常方便,同时也利于实时注入式仿真、快速控制原型的实施。通过半实物仿真试验,该平台已经成功服务于某水下航行体控制系统的研制,证明了本文所提出方案的可行性。     

智能水下机器人视景仿真实验平台研究

利用Multigen Creator、Vega等三维仿真软件,通过编程开发某水下机器人三维视景仿真系统,对该机器人的周围环境、运动信息、声呐及摄像等传感器信息等进行了模拟仿真.经验证建立的水下机器人三维视景仿真实验平台能够较真实的模拟机器人在水下运动的实际情况.     

多智能体仿真在LNG码头选址及港口规划中的应用

液化天然气(LNG)船舶进出港进行的严格交通管制会影响港口的运营,因此在港口规划阶段须审慎决策LNG码头选址及布局问题。应用自主开发的《基于多智能体信息交互的港口运营系统仿真软件(简称:APSS)V1.0》,建立可模拟涵盖LNG船舶通航影响机制的港口运营系统仿真模型;以实际工程为例,系统探讨LNG船舶通航对近、远期港口运营影响问题的思路和方法;结合水域通航环境特点提出远期优化措施。研究结果可辅助港口规划制定。     

基于多智能体仿真的集装箱港口作业效率研究

集装箱港口生产作业系统是复杂的离散事件系统,数学建模方法难以构建针对整个系统的模型,而基于过程的仿真模型通常缺乏对设备调度的灵活性。为准确描述我国集装箱港口的作业流程,分析内卡配置数量对港口作业效率的影响,提出了基于事件驱动的集装箱港口多智能体(Multi-Agent)仿真模型。仿真结果表明:岸桥平均装卸效率(GCR)随着内卡数量的增加先急剧增加后缓慢增加,船舶平均等待时间(AWT)和平均在泊时间(AST)与岸桥平均装卸效率呈明显负相关关系。     

自主式水下机器人控制技术研究综述

自主对接是无人水下航行器（UUV）协同作业的关键,但受复杂环境和对象特性的影响,精准引导与对接难度很大。为了提高水下对接的准确性和鲁棒性,设计一种基于视觉引导的对接方案,并针对视觉解算和三维轨迹跟踪控制技术开展研究。

首先,结合任务和对象特性分析,设计基于视觉引导的总体对接方案。其次,设计YOLOv5神经网络完成水下对接站的目标检测,并基于EPnP算法实现对接站与UUV之间相对位姿关系的在线测量。接着,结合视觉解算结果,基于三维LOS制导、径向基函数神经网络（RBFNN）、终端滑模控制（TSMC）和李雅普诺夫理论,设计一种高效的三维鲁棒轨迹跟踪控制器。最后,通过数值仿真和水池试验验证该设计方案的有效性。

在水池试验中,视觉引导控制算法能够有效完成水下对接站的在线检测与相对定位,实现UUV的精准水下对接。

研究表明,所提出的视觉引导三维轨迹跟踪控制方案合理、高效,可为UUV水下对接奠定基础。

     

Simulation platform of navigation system for autonomous underwater vehicle

1 Introduction1 It is hoped the Autonomous Underwater Vehicle (AUV) can be fully autonomous, but the basis of this hope is that AUV can navigate and position accurately.Inertial navigation is the main navigation method for AUV, but accumulative error of t…     

混合驱动水下滑翔机动力学建模与海试研究

  目的  浮力调节系统是控制水下滑翔机潜浮状态及滑翔速度的关键组件。为了深入研究浮力调节系统,  方法  通过对水下滑翔机及其浮力调节系统的理论分析和CFD计算,以获得浮力调节量这一重要的设计参数。研制了具有出油和回油两通路的浮力调节系统、采用高压柱塞泵实现在深水环境下向外出油、低能耗齿轮泵实现在浅水环境下回油的浮力调节系统。在不同压力环境下对出油和回油特性及其能耗进行实验测试。  结果  结果表明：在2.5 MPa压力环境下,浮力调节系统出油过程正常;在大气压力环境下,浮力调节系统的回油过程正常,所研制的实验装置可模拟水下滑翔机实际运行环境的海洋压力。  结论  研制工作可为浮力调节系统的工程应用提供有益参考。     

多翼自治水下机器人动力学建模与姿态控制

  目的  自主式水下机器人（AUV）在海洋资源勘探、水下设备检修、水下搜救等领域发挥着重要作用,是探索海洋、开发海洋资源的重要工具。AUV的航向控制是其完成水下作业任务的基础。目前国内工程上多使用常规整数阶PID（比例、积分、微分）控制器进行航向控制,但该方法存在鲁棒性较差和参数整定复杂的问题。  方法  针对以上常规航向控制方法的不足,提出一种基于分数阶PID技术的航向控制器,并结合遗传算法完成控制参数自动整定,以提高控制器的实用性。分别对试凑法整定整数阶PID参数、基于遗传算法整定整数阶和分数阶PID参数的3种航向控制器进行算法仿真对比。  结果  结果表明：基于遗传算法整定分数阶PID参数的航向控制器相较于其他2个控制器,在上升时间与稳态误差基本相当的情况下超调量显著减小。  结论  说明基于遗传算法整定参数的分数阶水下机器人航向控制算法有效并具有优越性。     

自主式无人水下航行器航向自适应滑模控制

无人水下航行器是未来水下战场的重要武器装备,对其运动控制的研究得到广泛关注,其中航向控制的实现是研究的热点问题。对无人水下航行器六自由度动力学方程进行简化,得到横向运动动力学方程,并将偏航角作为控制对象,采用滑模控制的方法实现对航向角的跟踪控制,并引入自适应机制在线估计未知参数,减小参数不确定性对稳定性的影响。通过对控制算法的仿真,结果表明了控制器设计的正确性。     

Coordinate control of initiative mating device for autonomous underwater vehicle based on TDES

A novel initiative mating device, which has four 2-degree manipulators around the mating skirt, is proposed to mate between a skirt of AUV （autonomons underwater vehicle） and a disabled submarine. The primary function of the device is to keep exact mating between skirt and disabled submarine in a badly sub sea environment. According to the characteristic of rescue, an automaton model is brought forward to describe the mating proceed between AUV and manipulators. The coordinated control is implemented by the TDES （time discrete event system）. After taking into account the time problem, it is a useful method to control mating by sinmlation testing. The result shows that it reduces about 70 seconds after using intelligent co-ordinate control based on TDES through the whole mating procedure.     

深水欠驱动自主水下航行器分布式控制方法

针对传统CAN总线控制方法在欠驱动状态下,出现的控制指令响应速度慢、欠驱动状态下控制指令下达滞后等问题。提出深水欠驱动自主水下航行器分布式控制方法,在传统CAN总线控制方法的基础上建立欠驱动信号指令识别单元与分布式控制指令识别传输单元,实现分布式控制的效果。通过对比实验证明:提出的深水欠驱动自主水下航行器分布式控制方法,能够准确识别航行器的欠驱动状态,并通过分布式控制指令传输方式,完成对欠驱动状态下航行器的稳定、准确控制。     

负浮力四倾转推进器水下机器人姿态跟踪控制

负浮力四倾转推进器水下机器人(NQTAUV)的姿态控制受到各种干扰的影响,导致姿态跟踪误差。为了实现干扰的估计与补偿,进行精确的姿态跟踪,设计干扰观测器和姿态控制器。首先,建立姿态跟踪误差模型,基于抗干扰控制理论,设计干扰观测器估计干扰,然后设计姿态跟踪控制器,并在三自由度实验平台上进行姿态跟踪实验。比较干扰观测器激活和关闭情况下,跟踪正弦信号的性能。实验结果表明,干扰观测器能够准确估计干扰,控制器能够对干扰进行补偿,实现了高精度的姿态跟踪。研究结果显示,基于干扰观测器的姿态跟踪控制能够对干扰进行补偿,提高了姿态跟踪精度。     

Robustness of autonomous underwater vehicle control in variable working conditions

The performance of the control systems of autonomous underwater vehicles (AUVs) in the presence of parameter variations was studied. With an AUV working at different operating speeds and in different ocean environments, the physical parameters such as speed, hydrodynamic coefficients, or inertias may be perturbed from their nominal values. The vehicle control systems can be modeled as systems with parameter uncertainty. An existing robust control method, which uses the robustness properties of polynomials, was used for this system to calculate the permissible ranges of variation in the parameters. The method was applied to the Naval Postgraduate School AUV II and the results were verified by simulating the motion control of the vehicle under the influence of parameter perturbations.     

3D Track-keeping Method for Autonomous Underwater Vehicle

In this paper, 3D track-keeping control method for autonomous underwater vehicle (AUV) with and without the influence of ocean current is investigated. Because the system to be controlled is highly nonlinear and strong coupled, an approach is used to divide it into two subsystems. One is to control the heading and the track error on the horizontal plane. The other is to control the pitch and the track error on the vertical plane. The results of computer simulation show that the autopilot works properly, it can capture the current waypoint and turns to track the next path automatically.