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国外自治水下机器人发展现状综述 被引量:53
1
作者 冯正平 《鱼雷技术》 2005年第1期5-9,共5页
从上世纪90年代中期以来, 自主式水下航行器(AUV) 在海洋科学调查以及军事领域得到越来越广泛的应用。本文阐述了现阶段国外AUV的发展现状, 首先介绍了它在水雷搜索、冰下探测以及水下作业中的最新应用, 接着对AUV的能源、水下承压与密... 从上世纪90年代中期以来, 自主式水下航行器(AUV) 在海洋科学调查以及军事领域得到越来越广泛的应用。本文阐述了现阶段国外AUV的发展现状, 首先介绍了它在水雷搜索、冰下探测以及水下作业中的最新应用, 接着对AUV的能源、水下承压与密封以及控制与导航等技术现状进行了概括。 展开更多
关键词 自治水下机器人 冰TNN 水下密封 导航 控制
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Fixed-time Sliding Mode Formation Control of AUVs Based on a Disturbance Observer 被引量:27
2
作者 Zhenyu Gao Ge Guo 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 EI CSCD 2020年第2期539-545,共7页
In this paper,we investigate formation tracking control of autonomous underwater vehicles(AUVs)with model parameter uncertainties and external disturbances.The external disturbances due to the wind,waves,and ocean cur... In this paper,we investigate formation tracking control of autonomous underwater vehicles(AUVs)with model parameter uncertainties and external disturbances.The external disturbances due to the wind,waves,and ocean currents are combined with the model parameter uncertainties as a compound disturbance.Then a disturbance observer(DO)is introduced to estimate the compound disturbance,which can be achieved within a finite time independent of the initial estimation error.Based on a DO,a novel fixed-time sliding control scheme is developed,by which the follower vehicle can track the leader vehicle with all the states globally stabilized within a given settling time.The effectiveness and performance of the method are demonstrated by numerical simulations. 展开更多
关键词 autonomous underwater vehicles(auvs) disturbance observer(DO) sliding mode control formation control
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欠驱动AUV自适应编队控制策略 被引量:8
3
作者 黄海 张强 +2 位作者 张树迪 万磊 庞永杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期633-637,643,共6页
针对欠驱动AUV的编队问题,提出了基于柱坐标系的AUV运动学模型,以建立多AUV的期望编队区域和编队的人工势场函数。根据AUV的动力学模型建立多AUV自适应编队控制策略,并使用李雅普诺夫函数加以证明。在多AUV编队的仿真中,建立了3个欠驱动... 针对欠驱动AUV的编队问题,提出了基于柱坐标系的AUV运动学模型,以建立多AUV的期望编队区域和编队的人工势场函数。根据AUV的动力学模型建立多AUV自适应编队控制策略,并使用李雅普诺夫函数加以证明。在多AUV编队的仿真中,建立了3个欠驱动AUV编队的仿真平台,分析了欠驱动AUV在编队过程的特点,通过结合使用人工势场能函数,使领航员AUV在完成空间折线和螺旋线路径跟随同时,实现了跟随中多AUV的编队和队形保持,并使AUV之间的相对距离误差逐渐趋于零并保持稳定,从而证明了自适应编队控制策略,对欠驱动AUV编队的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 自适应控制 水下机器人 欠驱动 自主式水下机器人 主从编队 编队控制
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Obstacle-avoiding path planning for multiple autonomousunderwater vehicles with simultaneous arrival 被引量:7
4
作者 YAO Peng QI ShengBo 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期121-132,共12页
This paper focuses on planning the obstacle-avoiding paths of multiple autonomous underwater vehicles(AUVs) in complex ocean environment, with the time coordination of simultaneous arrival. By imitating the nature phe... This paper focuses on planning the obstacle-avoiding paths of multiple autonomous underwater vehicles(AUVs) in complex ocean environment, with the time coordination of simultaneous arrival. By imitating the nature phenomenon that river water avoids rocks and reaches the destination, the interfered fluid dynamical system(IFDS) is first presented to obtain the single-AUV path for obstacle avoidance, where the modulation matrix is calculated to quantify the influence of obstacles especially. Then the two-layer comprehensive adjustment to path length and voyage speed is utilized, aiming to achieve the simultaneous arrival at destination between multi-AUVs. By adjusting reactive parameters of IFDS, the former is to roughly ensure the intersection of AUVs' potential arrival time range to be non-null. On this basis, the latter adjusts each AUV's voyage speed finely using the consensus method with state predictor, which has faster convergence speed. If the multi-AUVs communication network is connected, the whole system will quickly converge to the consensus state, i.e., the estimated time of arrival(ETA) of each AUV tends to be equal. Finally, the simulation results verify the advantages of our proposed method. 展开更多
关键词 autonomous underwater vehicles (auvs) obstacle-avoiding paths SIMULTANEOUS ARRIVAL interfered fluid dynamical system (IFDS) consensus method with state PREDICTOR
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PARAMETRIC IDENTIFICATION AND SENSITIVITY ANALYSIS FOR AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLES IN DIVING PLANE 被引量:5
5
作者 XU Feng ZOU Zao-jian +1 位作者 YIN Jian-chuan CAO Jian 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2012年第5期744-751,共8页
The inherent strongly nonlinear and coupling performance of the Autonomous Underwater Vehicles (AUV), maneuvering motion in the diving plane determines its difficulty in parametric identification. The motion paramet... The inherent strongly nonlinear and coupling performance of the Autonomous Underwater Vehicles (AUV), maneuvering motion in the diving plane determines its difficulty in parametric identification. The motion parameters in diving plane are obtained by executing the Zigzag-like motion based on a mathematical model of maneuvering motion. A separate identification method is put forward for parametric identification by investigating the motion equations. Support vector machine is proposed to estimate the hydrodynamic derivatives by analyzing the data of surge, heave and pitch motions. Compared with the standard coefficients, the identified parameters show the validation of the proposed identification method. Sensitivity analysis based on numerical simulation demonstrates that poor sensitive derivative gives bad estimation results. Finally the motion simulation is implemented based on the dominant sensitive derivatives to verify the reconstructed model. 展开更多
关键词 parametric identification autonomous underwater vehicles auvs support vector machine sensitivity analysis
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世界智能机器人产业发展动态
6
作者 王德生 《竞争情报》 2024年第1期55-63,共9页
智能机器人在促进科技创新、推动产业升级、保障国家安全、守护人民健康等方面正发挥着愈加重要的作用,已成为衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志。近年来,世界智能机器人产业保持快速增长态势,技术发展日新月异。本文聚焦工... 智能机器人在促进科技创新、推动产业升级、保障国家安全、守护人民健康等方面正发挥着愈加重要的作用,已成为衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志。近年来,世界智能机器人产业保持快速增长态势,技术发展日新月异。本文聚焦工业机器人、服务机器人、特种机器人等相关细分领域,围绕产业规模、技术水平、产品和企业经营情况等方面,分析研究产业发展现状和竞争格局。 展开更多
关键词 工业机器人 服务机器人 医疗机器人 搜救机器人 空间机器人 水下机器人
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兼顾抗旋转偏移和中心磁场抑制的三相IPT系统设计与分析
7
作者 宋毅 罗颖 +3 位作者 麦瑞坤 朱宸彦 肖静 陈绍南 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期219-227,共9页
与传统接触式充电方式相比,采用感应式电能传输IPT(inductive power transfer)系统给自主水下航行器AUVs(autonomous underwater vehicles)充电更加方便和安全。为了解决AUV船体中心磁场强和由波浪引起的旋转偏移导致传输功率剧烈波动... 与传统接触式充电方式相比,采用感应式电能传输IPT(inductive power transfer)系统给自主水下航行器AUVs(autonomous underwater vehicles)充电更加方便和安全。为了解决AUV船体中心磁场强和由波浪引起的旋转偏移导致传输功率剧烈波动的问题,提出1种具有新型耦合结构的三相IPT系统。耦合器由3个发射线圈和4个反向交替串联的接收线圈组成,该结构有利于抑制中心磁场并提高抗旋转偏移性能。Maxwell仿真结果表明,在船体旋转时,等效互感Meq波动小于2%,同时AUV中心磁场始终保持在较低水平。此外,为简化系统分析,采用1种无源元件解耦的方法对3个发射线圈进行解耦。搭建了1台基于LCC-S补偿拓扑的实验样机来验证系统的可行性,实验结果表明,当AUV旋转时,传输功率为536~595 W,最大波动率为9.91%,系统直-直最高效率为86.28%。 展开更多
关键词 感应式电能传输 自主水下航行器 抗旋转偏移 三相 抑制中心磁场
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一种时变洋流场下AUV最优能耗路径规划方法 被引量:6
8
作者 姚绪梁 王峰 +1 位作者 王景芳 王晓伟 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期2424-2432,共9页
在时变洋流场环境下,洋流矢量增加了时间维度,在时间角度上可进一步利用洋流以节约自主水下机器人(AUV)能量消耗.此外,在该环境中无后效性不再成立,基于经典贪婪策略的路径规划算法不再适用.鉴于此,结合路径参数选择和双层规划算法,提... 在时变洋流场环境下,洋流矢量增加了时间维度,在时间角度上可进一步利用洋流以节约自主水下机器人(AUV)能量消耗.此外,在该环境中无后效性不再成立,基于经典贪婪策略的路径规划算法不再适用.鉴于此,结合路径参数选择和双层规划算法,提出一种适用于时变洋流场环境的能耗最优路径规划算法.出发时间和AUV推进速度均可以在时间维度上等待有利洋流,且推进速度与其能量消耗直接相关,因此,引入出发时间和推进速度作为路径参数.在此基础上,针对无后效性不成立问题,使用双层规划作为路径规划算法,分析该算法在时变洋流场环境下的适用性.算法将路径规划任务分为路径规划与路径优化两部分,路径规划部分采用蚁群系统算法构建通道,路径优化部分由量子粒子群算法对路径参数进一步优化,在保证全局最优的同时能够解决传统基于栅格的路径规划算法中机器人运动方向受限的问题.最后以Kongsberg/Hydroid REMUS 600s型水下机器人为模型,对所提出的路径规划算法进行仿真验证. 展开更多
关键词 时变洋流环境 水下机器人 路径规划 路径参数 双层规划 能耗最优路径
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自治水下机器人在深海采矿系统湖试中的应用 被引量:2
9
作者 李一平 燕奎臣 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第2期67-71,共5页
以大洋采矿前期的湖试为例,介绍了AUV在矿产资源调查和深海采矿中的应用。在深海采矿系统作业前期,利用AUV调查湖底的地形地貌、结核的分布与覆盖率,确定集矿机作业地点的大地坐标。在深海采矿系统作业后期,利用AUV调查集矿机在湖底的... 以大洋采矿前期的湖试为例,介绍了AUV在矿产资源调查和深海采矿中的应用。在深海采矿系统作业前期,利用AUV调查湖底的地形地貌、结核的分布与覆盖率,确定集矿机作业地点的大地坐标。在深海采矿系统作业后期,利用AUV调查集矿机在湖底的行走轨迹和压陷深度,估算回采率。 展开更多
关键词 AUV 深海采矿系统 水下调查
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多自主水下航行器区域搜索与协同围捕方法研究 被引量:4
10
作者 王宏健 熊伟 +1 位作者 陈子印 王晶 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期117-125,共9页
针对多个自主水下航行器(AUVs)执行区域搜索和协同围捕入侵对象的任务案例,设计了多航行器混合分层式体系结构,提出了分区域随机搜索策略和基于势点的优化围捕策略。将蚁群算法和人工势场法相结合,实现了AUVs路径规划与避碰。基于AUV六... 针对多个自主水下航行器(AUVs)执行区域搜索和协同围捕入侵对象的任务案例,设计了多航行器混合分层式体系结构,提出了分区域随机搜索策略和基于势点的优化围捕策略。将蚁群算法和人工势场法相结合,实现了AUVs路径规划与避碰。基于AUV六自由度运动模型和PID控制器,通过仿真实验验证了算法的有效性。仿真结果表明,AUVs具有在障碍环境中执行区域搜索和对入侵对象协同围捕的作业能力,设计的方法可应用于自主水下航行器的围捕任务。 展开更多
关键词 自主水下航行器 协同 搜索 围捕 路径规划 避碰
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自主水下航行器事件触发自适应神经渐近深度跟踪控制
11
作者 唐思星 邓英杰 赵运利 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期57-64,共8页
针对自主水下航行器(AUVs)在未知模型动力学和环境干扰作用下的高精度深度跟踪控制问题,设计一种事件触发自适应神经渐近跟踪控制器。采用径向基神经网络(RBF NNs)逼近模型中的非线性不确定项,将积分有界函数融入控制律和自适应律中,以... 针对自主水下航行器(AUVs)在未知模型动力学和环境干扰作用下的高精度深度跟踪控制问题,设计一种事件触发自适应神经渐近跟踪控制器。采用径向基神经网络(RBF NNs)逼近模型中的非线性不确定项,将积分有界函数融入控制律和自适应律中,以实现跟踪误差的渐近收敛;采用最小学习参数(MLPs)技术压缩神经网络权重,构造单参数自适应律;在控制器至执行器通道上应用事件触发机制,构造变量式事件触发条件,避免“Zeno”现象;应用径向基函数的不等式关系,解决“代数环”问题;采用Laypunov直接法和Barbalat引理对闭环系统的稳定性进行分析,证明跟踪误差的渐近收敛。仿真试验验证本文控制策略可实现高精度深度跟踪。 展开更多
关键词 自主水下航行器(auvs) 深度跟踪控制 渐近跟踪控制 最小学习参数(MLPs) 事件触发控制(ETC)
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多自主水下航行器编队控制技术研究 被引量:4
12
作者 范士波 王宏健 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期92-101,共10页
对多自主水下航行器编队任务进行了概述,针对编队问题和目前常用的编队方法,提出了基于领航者法的分层式编队控制技术,将人工势场法引入到编队控制行为中,提高了AUVs编队的协调性与协作性,增强了编队体系的环境自适应能力。最后,通过仿... 对多自主水下航行器编队任务进行了概述,针对编队问题和目前常用的编队方法,提出了基于领航者法的分层式编队控制技术,将人工势场法引入到编队控制行为中,提高了AUVs编队的协调性与协作性,增强了编队体系的环境自适应能力。最后,通过仿真实现了多种编队案例,验证了算法的合理性和实用性。 展开更多
关键词 自主水下航行器 编队 协调 协作
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机器鱼在线功率检测系统设计与实现 被引量:2
13
作者 裴正楷 李亮 +2 位作者 陈世明 潘想 谢广明 《测控技术》 CSCD 2016年第11期9-13,共5页
水下仿生机器鱼由于其高效而灵活的水下运动而受到广泛关注。至今,人们对于水下机器人的研究主要集中在运动仿生以及动力学机理解释等方面,对于机器鱼的运动中的实时功率消耗研究还几乎空白。其中一个主要原因是水下机器人的功率消耗不... 水下仿生机器鱼由于其高效而灵活的水下运动而受到广泛关注。至今,人们对于水下机器人的研究主要集中在运动仿生以及动力学机理解释等方面,对于机器鱼的运动中的实时功率消耗研究还几乎空白。其中一个主要原因是水下机器人的功率消耗不能直接实时获得,因而提出了一个实时在线高速功率测量系统,通过该系统能够实现5000 S/s的采样速率,获得精确的机器鱼在水中运动下的实时功率,从而为后期提高机器鱼游动效率的研究做基础铺垫。一系列实验证明了其对水下机器人的实时效率检测的有效性。此外,实现对机器鱼的功耗评估能够更好地为设计节能型水下航行器提供有力的指南。 展开更多
关键词 水下无人航行器 机器鱼 实时功率检测 推进效率
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基于自适应神经网络的AUVs路径跟踪控制 被引量:2
14
作者 王影 《测控技术》 CSCD 2015年第4期89-92,96,共5页
为解决由于随时间变化水动力阻尼引起的参数变化和不确定性的问题,提出了基于径向基函数神经网络的未知评估算法,引入自适应算法以保证神经网络权值的最优评估。基于Lyapunov稳定性理论,设计一种自适应神经网络控制器以保证路径跟踪系... 为解决由于随时间变化水动力阻尼引起的参数变化和不确定性的问题,提出了基于径向基函数神经网络的未知评估算法,引入自适应算法以保证神经网络权值的最优评估。基于Lyapunov稳定性理论,设计一种自适应神经网络控制器以保证路径跟踪系统中所有误差状态都趋于稳定。为了验证该控制器的可行性,对系统施加如位置误差、方向误差等虚拟干扰,证明该控制器可将误差消减为零。另一方面,机器人在以恒定的速度行驶时,每个航点被指定一个适合半径的圆弧可以保证其有较高的精度。为了评估路径跟踪控制器的性能,提出直线型和直线加圆弧型路径方案。仿真结果表明,该控制器可以有效地消除机器人非线性和模型不确定性造成的干扰。 展开更多
关键词 自制水下机器人 路径跟踪 自适应神经网络 方向控制
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水下自主机器人水动力预报方法研究 被引量:1
15
作者 江新 刘汉明 钟后阳 《海洋技术》 2015年第1期50-54,共5页
针对水下机器人操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在水下机器人水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了水下机器人艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报水下机器人水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设... 针对水下机器人操纵性优化设计中水动力系数预报问题,在水下机器人水动力预报中引入艇体肥瘦指数概念,确定了水下机器人艇体几何描述的五参数模型。提出采用小波神经网络方法预报水下机器人水动力,确定了神经网络的结构,利用均匀试验设计方法,设计了神经网络的学习样本。研究结果表明,只要确定适当的输入参数,选择适当的学习样本和网络结构,利用小波神经网络方法对水下机器人水动力进行预报可以达到较好的精度。 展开更多
关键词 水下机器人 操纵 水动力 小波神经网络
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基于视线导航的自主水下航行器编队轨迹控制(英文) 被引量:1
16
作者 王银涛 严卫生 闫伟 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1421-1424,1436,共5页
编队航行对于提高自主水下航行器的水下作业能力和生存能力具有重要意义,以组成三角形编队前行的三个自主水下航行器为研究对象,基于Leader-Follower编队控制思想和反馈线性化技术设计了d?φ编队控制率,同时,提出了一种变结构控制方法,... 编队航行对于提高自主水下航行器的水下作业能力和生存能力具有重要意义,以组成三角形编队前行的三个自主水下航行器为研究对象,基于Leader-Follower编队控制思想和反馈线性化技术设计了d?φ编队控制率,同时,提出了一种变结构控制方法,该方法通过视线导引角计算保持横向轨迹误差最小,进而使自主水下航行器沿预设的航路前进。仿真结果表明所提出的方法切实可行,很好地解决了自主水下航行器协同控制中的编队轨迹跟踪问题。 展开更多
关键词 自主水下航行器 编队跟踪 视线导航 反馈线性化
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基于AUVs的水下移动无线传感器网络愈合算法
17
作者 梁文辉 董强 +2 位作者 何明 陈秋丽 丁晨璐 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第19期98-102,共5页
水下移动无线传感器网络(MUWSNs)动态演化特性制约着网络的拓扑的可靠性,很大程度上限制了MUWSNs的推广应用。针对水下实体移动导致的MUWSNs拓扑失效,提出了一种基于自主式水下航行器(AUV)的MUWSNs拓扑愈合算法,并构建了水下实体移动模... 水下移动无线传感器网络(MUWSNs)动态演化特性制约着网络的拓扑的可靠性,很大程度上限制了MUWSNs的推广应用。针对水下实体移动导致的MUWSNs拓扑失效,提出了一种基于自主式水下航行器(AUV)的MUWSNs拓扑愈合算法,并构建了水下实体移动模型,利用AUV自主移动特性对失效拓扑进行快速愈合。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性,极大地提高了MUWSNs可靠性,对MUWSNs拓扑领域研究具有一定贡献。 展开更多
关键词 水下移动无线传感器网络 自主式水下航行器 拓扑愈合 水下实体移动
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基于传感探测系统的多自治水下机器人编队协调控制 被引量:6
18
作者 庞师坤 王健 +1 位作者 易宏 梁晓锋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期549-555,共7页
针对自治水下机器人(AUV)编队协调控制问题,研究了基于传感探测系统的主从式编队协调控制方法.该方法能够避免AUV编队之间依靠水声通信而造成的通信延迟和数据丢失的问题,提高编队控制的可靠性以及生存能力.首先根据领航者位置信息和期... 针对自治水下机器人(AUV)编队协调控制问题,研究了基于传感探测系统的主从式编队协调控制方法.该方法能够避免AUV编队之间依靠水声通信而造成的通信延迟和数据丢失的问题,提高编队控制的可靠性以及生存能力.首先根据领航者位置信息和期望的编队队形得到跟随者的参考路径,跟随者可以实时测得领航者的距离和航向信息并与参考路径相对比.其次为了使跟随者轨迹在短时间内收敛于参考路径从而得到期望的队形,利用Lyapunov函数设计了反演控制器.最后对设计进行了编队控制的仿真.结果表明,AUV编队队形保持良好,所采用的方法具有很好的可行性. 展开更多
关键词 自治水下机器人编队 传感探测系统 领航-跟随法
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基于复合AUVs的水声传感网拓扑优化机制
19
作者 何明 刘方鑫 +2 位作者 时耀华 郑翔 周欢 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期124-130,共7页
为提高网络拓扑的健壮性和自适应性,基于拓扑重构思想提出基于复合自主式水下航行器的水声传感网拓扑智能优化机制来提高网络的连通性;进一步,在发现水声传感网拓扑结构形成的内在规律的基础上,提出三角淡化关键节点网络拓扑优化方法,... 为提高网络拓扑的健壮性和自适应性,基于拓扑重构思想提出基于复合自主式水下航行器的水声传感网拓扑智能优化机制来提高网络的连通性;进一步,在发现水声传感网拓扑结构形成的内在规律的基础上,提出三角淡化关键节点网络拓扑优化方法,该方法有助于提高网络抗毁再生能力.最后通过仿真实验对比分析验证了所提出机制的有效性,实验结果表明,在牺牲约8.5%覆盖度的条件下,抗毁性能提高约50%. 展开更多
关键词 水声传感网 复合自主式水下航行器 拓扑优化
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