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专利号: 2017100069797
申请人: 台州施特自动化有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-04-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于模糊控制算法的AUVs搜索和围捕任务分配控制方法,其特征在于:本方法采用四层模糊神经网络来实现对于AUVs的控制,所使用的模糊神经网络自上而下为输入层、模糊化层、规则层与解模糊层,对应的阶段子任务为:(1)搜索任务:AUVs采用分区随机搜索方式对水下工作区域进行初步搜索,在工作的时候,根据传感器的信息进行避碰与路径规划,其中各个AUVs单独完成搜索,自主执行规划;

(2)围捕任务:单个AUV在工作区域中发现了规划执行目标之后,通知混合分层式体系中其他AUVs,并且第一个发现目标的AUV成为当前leader,本leader基于成员和目标航行器的位置信息分配围捕任务,并将各子任务发布给相应的围捕成员,各成员收到任务后迅速向目标点运动,对入侵者实施围捕;

(3)避障任务:确定目标之后,AUV在自身行进转轮的驱动下进行接近,基于传感器感知到的障碍信息选择避碰路线,其中障碍包括静态障碍物、团队成员与敌方AUV;

(4)分散任务:搜索和围捕目标完成之后,自动分散AUVs回到规划执行的工作区域内,准备下一次目标的搜索和围捕;其中,进行搜索任务采用的搜索策略为:

将某个AUV设定当前位置为(xi,yi),(xj,yj)表示传感器路径规划所在位置的坐标,搜索范围为xil≤xi≤xir ,yid≤yi≤yiu,则当前的AUV随机选取搜索点(x'i,y'i)满足式子:其中l 为一常值,表示AUV 的下一个目标点离所有AUV当前位置的最小距离不能低于此值,可以定义为工作的规划区域;

围捕策略:

H1、H2、H3、H4、H5为当前参与搜索和围捕的AUV,α表示当前目标与AUV之间的夹角,(xp,yp)表示规划执行目标P的坐标,R表示规划执行目标到目标点的距离,β表示相邻两个目标点Tn和Tn+1之间的夹角,则目标运动势点坐标表示需满足式子:然后将各个航行器按照极角从小到大排序,与势点坐标集合匹配,按序排列之后得出最优化的围捕分配方式;

避障策略:

基于蚂蚁算法,应用人工势场法,使得障碍物对AUV产生斥力,基于已有的AUV六自由度运动模型和PID控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制算法的AUVs搜索和围捕任务分配控制方法,其特征在于:模糊神经网络中:第一层:输入节点层,一共设置有两个节点,其中分别表示控制过程中的偏差与偏差变化率,不对信号进行任何非线性处理;

第二层:输入隶属度函数节点层,每个输入节点对应13个模糊分区,为保持水下机器人控制的多对称性,对应输入变量隶属度函数的位置;

第三层:模糊规则节点层,每一节点完成一条模糊规则的蕴含关系计算,对每一规则进行AND运算;

第四层:输出节点层,输出AUV各个行动主轴上的控制力力矩,偏差和偏差变化率的隶属度函数采用相同的分布方式。

3.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制算法的AUVs搜索和围捕任务分配控制方法,其特征在于:混合分层式体系包括各个AUV内设置有任务规划层,任务规划层与行为控制层之间相互联系,行为控制层则通过传感模块接收环境信息反馈,通过控制器来控制AUV运动模型,在环境中进行移动。