多仿生机器鱼分布式编队控制算法研究

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1、ＴＰ２４２．６公开中图分类号：：密级ＵＤＣ：．句本校编号：續州《道乂攀硕±学位论文论文题目：多仿生机器鱼分布式编队控制算法研究Ｉ研究生牲名．０２１３０３１９：学号学校指导教师姓名：李宗刚职称：教授申请学位等级工学硕去专业机械制造及其自动化：；２０１６年４月论义答辩日期２０１６年６月论文提交日期：：＇＇．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中

2、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰化巧通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材科。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名东签字曰期年月＞＾曰＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州巧通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州巧通大学可＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，１并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盎。

3、（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名；如＾７＾导师签名：寺束叫签字曰期：如，（年月以／曰签字曰期：：＾口成年ｆ月＞个曰硕士学位论文多仿生机器鱼分布式编队控制算法研究TheResearchonDistributedFormationControlAlgorithmofMultipleBiomimeticRoboticFish作者姓名：郭志龙学科、专业：机械制造及其自动化研究方向：多机器人系统控制学号：02130319指导教师：李宗刚完成日期：2016.04兰州交通大学LanzhouJiao

4、tongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要多仿生机器鱼合作控制问题是多机器人系统领域的主要研究方向之一，其特点是多机器鱼之间通过合作，完成单个机器鱼无法完成的复杂任务，在军事侦查、水环境监测、海上救援等领域均具有广泛的应用前景。本文主要针对多机器鱼分布式编队控制问题进行研究，主要内容包括：1.给出了一种多机器鱼编队分布式控制算法。所提方法采用分层式结构。首先，各机器鱼利用二阶一致性算法实现对其邻居位置和速度信息的估计，确定下一时刻的期望位姿和速度，并给出了基于局部信息的编队形成和保持条件；其次，设计了各机器鱼的模

5、糊控制器，使之能够精确跟踪期望位姿。试验结果表明，所提算法能够克服水环境的不确定性因素，实现编队的形成和保持；2.给出了一种个体间能够实现避碰的多仿生机器鱼分布式编队控制算法。其中，在上位机信息融合模块，通过在二阶一致性算法中增加势能函数项，实现个体之间的碰撞避免；在机器鱼行为控制层，设计了各仿生机器鱼的中枢模式发生器CPG(CentralPatternGenerator)，将机器鱼动力学系统的控制模型转换为对单个机器鱼摆幅和相位差变量的控制，实现了多机器鱼编队的精确控制。实验结果验证了其有效性。3.搭建了一个多仿生机器鱼分布

6、式协作控制平台。通过功能的模块化设计，将上位机功能模块下移到机器鱼控制系统中，实现了各机器鱼基于任务进行自主游动，上位机全局监测的分布式框架体系；通过引入GPS/北斗卫星导航系统，以及开发机器鱼之间的信息传输方式，构建了基于仿生机器鱼的分层分布式网络系统，为多机器鱼系统的工业应用奠定了基础。关键词：二阶一致性；分布式协作；模糊逻辑控制；编队控制；CPG模型论文类型：应用研究-I-多仿生机器鱼分布式编队控制算法研究AbstractTheMulti-robotfishcooperativecontrolproblemsisoneo

7、fthemainresearchdirectionsinthefieldofmulti-robotsystem,whichischaracterizedbycooperationbetweenmultiplerobotfish,agroupofsimplestructurerobotfishcouldcompletesomecomplextasks,inmilitaryreconnaissance,waterenvironmentmonitoring,searescueandotherfieldshavebroadapplic

8、ationprospects.Thispapermainlyaimatdistributedformationcontrolalgorithmformulti-robotfish,themaincontentsincludefollower:Firstly,wegiveadi