基于优化理论的多AUV协同任务规划方法研究

《基于优化理论的多AUV协同任务规划方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于优化理论的多AUV协同任务规划方法研究硕士研究生：张昆玉指导教师：李娟副教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：王宏健教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于优化理论的多AUV协同任务规划方法研究硕士研究生：张昆玉指导教师：李娟副教授学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndexU.D.CADisse

2、rtationfortheDegreeofM.EngResearchonMultiAUVCooperativeTaskPlanningBasedonOptimizationTheoryCandidate:ZhangKunyuSupervisor:AssociateProf.LiJuanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralEx

3、amination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity基于优化理论的多AUV协同任务规划研究哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期

4、：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后

5、□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于优化理论的多AUV协同任务规划研究摘要多AUV协同任务规划是一个复杂的多约束多目标优化问题，主要研究在满足各类约束条件下，合理的将任务分配给有能力的AUV。在任务分配之后，规划每艘AUV在未知环境下执行任务时的航行路径。对于多AUV的研究越来越成为研究者关注的焦点。本文深入开展了对多AUV协同任务预分配、任务重分配、多AUV航路规划等研究。多AUV协同任务规划的大体框架包括以下方面：首先，介绍多目标优化理论基础和A

6、UV体系结构，选择分布式多AUV体系结构来对整体系统进行设计。阐述任务规划的相关元素，对多AUV协同任务规划进行描述和建模，为后续的研究提供了坚固的基础。其次，研究了基于改进合同网优化算法的多AUV协同任务分配问题。对AUV在协同任务分配问题进行了详细描述，结合本文设定的约束条件，考虑任务环境发生变化的情况，以AUV发生故障为例，研究了基于改进合同网优化算法的任务预分配及其任务重分配技术。针对投标的公布和多个招标者并存的情况，引入任务负载指标进行改进。仿真结果表明，该改进算法是可行的，并且能够有效提高整体效能及其使AU

7、V承载整体任务负载变均匀。再次，研究了基于改进人工势场优化算法的多AUV航路规划问题。由于在未知环境下，探测障碍物需要对AUV建立环境模型。障碍物的位置是随机的，有可能分布比较密集。很可能出现目标不可达和局部极小值问题。设计新的斥力场函数对斥力场函数进行改进可以解决不可达问题。引入任意的()0-/2π旋转角度可以解决局部极小值问题。对于以上改进，不仅同时解决了局部极小值问题和目标不可达问题，而且保留了人工势场算法原有的优点，仿真结果表明，该算法是可行的。在未知环境下，本章所设计的改进人工势场优化算法规划出来的航路是非常

8、平滑，且能安全的避过障碍。最后，基于matlab的GUI界面开发，设计了多AUV协同任务规划仿真系统的仿真平台。在该平台上对异构型多AUV协同任务规划的仿真实验。通过分析表明，将二个改进优化算法应用多AUV协同任务规划，具有较强的寻优能力及有效性。关键词：自治式水下航行器；任务预分配；任务重分配；航路规划；合同网优化算法；人工势场