基于新人工势场函数的机器人动态避障规划

人工势场法是进行机器人路径规划时常用的方法,但若用圆锥曲线函数作为引力场数学模型时,在目标点会产生抖动问题.本文在分析抖动产生原因的基础上,增加一个指数项到引力场函数中,从而消除了奇异值点,避免了抖动现象.然后将一敏感度参数引入斥力场函数,以便灵活控制运动过程中机器人与障碍物距离的大小.通过对敏感度的调节,还可以克服传统势场法中目标点在斥力作用范围内时,机器人无法到达目标点的缺陷.最后给出新势场法的仿真.     

斥力势场下的多粒子群协同动态优化算法及其应用

动态环境下的优化问题是当前智能计算领域一个研究热点.针对当前多种群动态优化存在的问题,提出一种基于斥力势场的多粒子群协同优化算法,利用多个种群并行搜索,当发现局部极值点后,在局部极值点处建立人工斥力势场,防止多种群对该区域重复搜索,当环境变化时,采用柯西变异对种群进行初始化,通过对DF仿真,验证了改进算法具有较好的跟踪性能.另外,本文从数学上证明了多种群搜索的优越性,分析了柯西变异优于其它变异的原因,为算法的改进策略提供了理论依据.最后将该方法应用于动态系统PID控制器的参数整定上,获得了满意的控制效果.     

基于势场的运动路径规划

本文阐述了基于势场的三轮自治车(AV)运动路径规划,以由障碍物和目标产生的虚拟势场力作为 AV运动的驱动力.先讨论了势场力的存在条件包括距离条件和方向条件并提出了计算方法,然后讨论了把 AV 简化成杆的运动路径规划,包括 AV 及杆的运动机理、加权势场合力的求法及其控制作用和运动定位等问题.最后给出了仿真结果.本文首次将势场法应用于三轮 AV 的路径规划.     

移动机器人的动态路径规划及控制

本文阐述了两类机器人的导航方法:第一类方法是,先生成整个路径,然后进行路径跟踪控制;第二类方法是所谓的势场方法,即利用人工势场直接进行运动控制.在此基础上,我们提出了用于移动机器人系统导航的动态路径规划-控制方法.系统根据环境信息对路径进行动态的生成与控制,从而与实际环境实现了闭环,增加了对系统的稳定性和对环境的适应能力.     

基于改进人工势场法的移动机器人导航控制

传统人工势场法在移动机器人导航过程中存在局部极小值,障碍物周围震荡等问题。针对采用传统人工势场法实现移动机器人导航过程中存在的问题,本文引入旋转力改进人工势场法,同时运用细菌觅食混合粒子群算法（BF-PSO）对移动机器人导航过程中的控制器参数及势场函数增益系数进行离线优化。运用优化参数进行基于改进人工势场法的移动机器人导航的仿真,仿真结果表明BF-PSO算法对移动机器人导航具有较好的优化效果。     

基于改进人工势场和一致性协议的协同避障算法

协同避障是无人机（UAV）系统的关键技术之一，而UAV集群避障期间存在队形丢失、任务失效和能源消耗增加等问题。为解决这些问题，提出了一种基于改进人工势场和一致性协议的协同避障算法。首先，根据多旋翼UAV的控制律来设计保持速度、位置一致的控制协议，并采用归一化和高阶指数缩放变换人工势场力，从而解决势场力变化幅度过大导致的振荡失效问题；然后，引入人工势场力调整一致性协议期望编队，从而解决人工势场法与一致性协议组合算法的控制冲突问题。在复杂障碍环境下，所提算法与编队划分避障算法、动态窗口避障算法进行对比仿真的结果表明，所提算法的队形平均损失程度分别下降82.60%、64.38%，任务平均失效程度分别下降98.66%、86.01%，飞行路径总长度分别下降9.95%、17.63%。可见，所提算法适用于多障碍复杂飞行环境。     

基于模糊PID的磁悬浮球控制系统研究

针对磁悬浮球系统的本质不稳定性,设计模糊PID算法实现系统的稳定控制,并使之动态性能及稳态性能满足要求;文中首先分析了磁悬浮球系统的基本原理,并进行力学分析,建立系统的数学模型,并对其中的非线性部分进行了平衡点处的线性化,而后采用用PID控制设计,PID可以实现系统的稳定控制,且控制精度较高,但对于动态性能的改善不足,且当模型中的参数改变时,PID参数的适应性较差;因此在PID参数的基础上,采用模糊PID控制,使得系统既可以满足三性要求,又可以使其具有参数变化的适应能力。     

四旋翼无人机三维航迹规划及跟踪控制

无人机航迹规划是指根据地形和威胁分布,规划出满足任务要求的合理航迹.为了满足三维空间快速规划的需求,提出了一种基于人工势场的三维航迹规划方法.首先,定义了目标和威胁物的虚拟力函数,推导出了三维空间参数约束方程,并采用联合威胁概念解决三维空间局部极小和振动问题;其次,引入空间圆弧插补技术生成光滑航迹;此外,为方便跟踪控制,提出了航迹时域化方法;最后,利用动态系统全局渐近稳定定理,设计具有全局Lipschitz的闭环系统,实现了具有内外环严格稳定性的双环轨迹跟踪控制.仿真结果验证了航迹规划和跟踪算法的有效性.     

基于群集行为的分布式多无人机编队动态避障控制

针对无人机编队保持和动态障碍物规避控制问题,本文提出了一种新的基于群集行为的分布式多无人机编队控制和避障控制算法.首先考虑了由机间气流等因素带来的干扰,基于吸引/排斥势场和一致性方法,设计了分布式无人机编队的队形保持控制算法,对编队内无人机之间的距离进行控制.进一步考虑外部移动障碍对无人机编队的影响,引入了排斥势场产生...     

基于动态模糊人工势场法的移动机器人路径规划

传统人工势场法在路径规划中存在局部极小值问题,而且不能满足动态环境中移动机器人路径规划对实时性、安全性和可达性的要求.针对传统人工势场法存在的问题,通过引入速度矢量,改势场力函数,并与模糊控制方法相结合,实时调节斥力势场系数,克服人工势场法的缺陷.在MATLAB平台中验证了方法的有效性,实验结果表明,该方法优于人工势场法模型的路径规划.