一种欠驱动无人水下航行器相对位置控制及其应用

针对欠驱动无人水下航行器对目标相对位置保持的需求,提出一种能使相对位置稳定的欠驱动无人水下航行器双环位置控制算法。将航行器的位置控制分解为外环位置环与内环姿态/速度环,位置环输出虚拟控制量并解耦出所需的速度命令与姿态命令,内环跟踪目标速度与目标姿态,对双环分别利用反步法设计控制器,实现欠驱动无人水下航行器的相对位置保持。将其应用到平面轨迹跟踪与编队位置保持上,仿真结果表明该方法能有效地同时实现航行器的平面轨迹跟踪与编队位置保持,保证航行器对目标的相对位置稳定。同时由于在惯性系下设计误差方程,使得位置控制简化为线性系统,相比传统本体系下的轨迹/编队控制更为简洁清晰,实现简单。

水下无人航行器集群仿真试验系统设计与研究

本文提出一种水下无人航行器集群仿真试验系统的设计方法,在构建UUV平台仿真模型、目标模型、海洋环境模型、关键算法模型等的基础上,开展了UUV集群仿真系统架构、想定及任务规划、仿真运行流程、系统接口、系统部署方式等全系统、全流程的UUV集群仿真试验系统设计。通过本系统方案设计研究,能为UUV集群仿真试验平台的开发提供有效支撑。

基于改进灰狼算法的UUV集群任务分配研究

UUV集群任务分配问题与狼群攻击围捕目标的问题十分相似,本文尝试将狼群行为理论和灰狼算法引入到UUV集群任务分配问题中。针对传统灰狼算法未考虑全局与局部搜索的协调配合以及未考虑位置更新的权重问题进行改进,本文提出改进收敛因子以余弦规律减小和引入动态权重的改进灰狼算法。为了验证方法的可行性和优越性,进行侦察和攻击目标任务分配仿真,并针对同一场景分别采用灰狼算法(GWO)、遗传算法(GA)以及改进灰狼算法(IGWO)进行仿真。结果表明,IGWO算法比GA算法和GWO能够更好对UUV集群侦察目标任务分配的问题进行求解,并能够减小资源浪费,提高工作效率。