多水下机器人视景仿真系统技术研究

该文介绍了多水下机器人群体分佰式智能控制软件的视景仿真系统。以MultiGen Creator建模,利用实时视景开发软件包OpenGL Performer,采用POSIX Thread多线程技术,在Linux环境下开发了分布式多水下机器人三维视景仿真平台。实现了多水下机器人分布式智能控制软件系统的实时视景仿真,保证了整个系统的信息共享与时间同步。同时该文讨论了该视景仿真软件的开发过程以及整个系统的体系结构和信息流程。试验结果表明,该视景系统可逼真演示多水下机器人编队水下航行、作业等过程,并满足系统仿真的实时性要求。     

多水下机器人水声网络仿真框架设计

为了满足多水下机器人系统的仿真需求,根据水声信道和水声通信机模型,设计了一个基于局域网的水声网络通信协议仿真框架。该框架能够为分布式交互的水下机器人网络提供一个共享的虚拟水声信道,模拟通信协议在多个水下机器人节点上的运行情况。最后给出的是一个典型网络拓扑下ALOHA协议的仿真结果。     

面向多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统

在遥操作机器人系统中,由于存在通信传输时延,可能导致控制系统不稳定,从而降 低遥操作的效率和安全性．目前多采用预测仿真的方法来克服．在多机器人遥操作系统不但 要克服时延的影响,还要能控制机器人协调地完成遥操作任务．我们开发了一个面向多操作 者 多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统,实现了对多机器人遥操作系统的预测仿真 ,多个操作者可以通过人机交互接口遥控各自的机器人,相互协调完成遥操作的任务．初步 的实验表明该系统能够克服时延的影响,并能实现多操作者 多机器人的协调遥操作．这对 空间站机器人科学实验、多航行器对接等方面的研究有理论参考价值．     

自治水下机器人全自由度仿真

由于自治水下机器人的复杂性，系统仿真技术变得越来越重要，系统地分析了自治水下机器人（AUV，Autonomous UnderwaterVehicle)的运动模型和空间运动方程，运用MATAB下的SIMULINK，设计了自治水下机器人的全自由度仿真工具箱，包括机器人本体运动，位姿求解和坐标系统转换等多个部分，可以方便地进行控制方法的全自由度的仿真。     

基于大地形管理的水下机器人视景仿真系统

研究水下机器人视景系统优化设计,针对水下机器人的航行环境具有不可接近性和未知性的特点,为创建水下海洋生物和可观世界环境,利用虚拟的计算机仿真环境作为水下机器人初期调试的“平台”具有十分重要的意义.建立了基于大地形管理的水下机器人视景仿真系统.有关大地模型建立、场景效果等,利用函数变量方法自定义机器人运动引擎,采用粒子系统仿真了机器人尾流流场和低噪音的实现.依托软件平台MultiGen Creator和Vega,利用Vega与Visual C++混合编程实现LADBM模块的大地形管理,进行仿真验证.仿真结果表明,视景仿真系统逼真地再现了水下机器人在大范围区域探测目标及自主航行的过程,有效地解决了水下机器人长距离自主航行视景仿真中的大地形管理问题.     

基于计算网格的机器人分布式仿真系统

基于计算网格技术,构建了机器人分布式三维图形仿真系统,经对PUMA 560工业机器人进行动力学仿真计算表明,计算网格技术提高了机器人三维图形仿真系统的计算能力．     

一种水下机器人集成仿真系统的设计

在水下机器人的设计和开发过程中有一个严重的限制问题,就是由于水下机器人工作在较深的水中,因此很难观察到水下机器人的工作情况.针对实验室开发的新型水下机器人,该文的集成仿真系统提供了一个虚拟的海洋环境,和一些传感器的仿真,能够较为真实地模拟水下机器人的工作过程.它允许研究人员在实验室里方便地进行测试,并通过三维实时的图形场景对机器人的工作过程进行监控.最终通过仿真试验,完善了机器人控制系统的设计.     

分布式多环境智能机器人系统的设计与仿真

本文介绍了作者研究编制的一套用于机器人行为学习 的分布式多环境智能机器人系统的仿真系统，该仿真系统抽象并归纳出一种普适的方式来 描述机器人、机器人环境及机器人的各种运动方式.本文叙述了各功能模块及其相互关系， 模块组成的数据结构及实现各功能的数据文件，给出了图形功能和仿真结果．仿真图形可控 性强，动画效果逼真，人机交互功能好，操作方便、灵活、自由．     

蛇形机器人水下3D运动建模与仿真

由于蛇形机器人具有多关节、超冗余自由度的特点,以及水环境高度复杂非线性化,使得蛇形机器人的水下3维步态难以通过实验进行验证、分析及优化针对这些问题,根据蛇形机器人样机"探查者Ⅲ",搭建了水下运动的仿真分析系统.首先,分析了蛇形机器人水下运动时不同姿态下的水静力,计算了机器人受到的附加质量力和黏滞阻力的线性项和非线性项,并研究了流体力矩对水下运动的影响.然后,基于Morison方程建立了机器人与水交互的力学模型.最后,在仿真分析系统中对逐节下潜步态进行仿真,分析机器人的运动性能,并进行相应的实验.通过前进速度、下潜速度、运动趋势的对比表明:该力学模型能比较准确地模拟机器人与水环境的交互作用,仿真分析系统能用来验证和分析蛇形机器人的水下3维运动步态.     

群机器人仿真系统设计与实现

群机器人仿真系统是一个能够对群机器人系统的体系结构、协调控制和学习算法等进行实验的数字仿真系统。分析了各仿真对象的物理特性及其实现难点,给出了仿真系统的软件架构和对象建模,描述了各仿真功能的具体实现。利用本仿真系统进行的实验结果表明此系统达到了比较理想的效果,具有良好的分布式运行能力和方便的实时交互能力,为群机器人系统的研究提供了一个有效的平台。     

水下航行器半实物仿真系统虚拟仪器开发

虚拟仪器是计算机技术同仪器技术有机结合产生的全新概念的仪器,实现了将计算机硬件资源、仪器与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有效结合.该文以水下航行器半实物仿真系统为开发平台,研究虚拟仪器技术在半实物仿真控制系统中的应用.该文详细介绍了虚拟仪器集成开发技术,说明了应用对象--水下航行器半实物仿真控制系统的组成以及本系统所采用的反射内存实时网络实现高速实时通信的技术,并由此设计完成了基于LabVIEW的水下航行器半实物仿真系统虚拟仪器开发.开发结果表明,采用该虚拟仪器平台于半实物仿真系统中,其强大的人机交互功能可直观、高效、实时地完成仿真信号的检测和监测,能够智能化地实现实时半实物仿真系统的数据测控.     

水下自航器航迹控制系统仿真研究

该文提出了一种带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法,用它设计 控制器能对复杂非线性对象进行简单而有效的控制。用它为某型自抗器设计的航迹控制器在不同入水条件下进行了仿真研究。仿真结果表明,用带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法设计的自航器航迹控制系统,在不同入水条件下都具有良好的动、静态特性。说明非线性ＰＩＤ控制方案较好地解决了空投入水自航器的航迹控制问题。     

Improving the coordination efficiency of limited‐communication multi–autonomus underwater vehicle operations using a multiagent architecture

This research addresses the problem of coordinating multiple autonomous underwater vehicle (AUV) operations. An intelligent mission executive has been created that uses multiagent technology to control and coordinate multiple AUVs in communication‐deficient environments. By incorporating real‐time vehicle prediction, blackboard‐based hierarchical mission plans, mission optimization, and a distributed multiagent–based paradigm in conjunction with a simple broadcast communication system, this research aims to handle the limitations inherent in underwater operations, namely poor communication, and intelligently control multiple vehicles. In this research, efficiency is evaluated and then compared to the current state of the art in multiple AUV control. The research is then validated in real AUV coordination trials. Results will show that compared to the state of the art, the control system developed and implemented in this research coordinates multiple vehicles more efficiently and is able to function in a range of poor communication environments. These findings are supported by in‐water validation trials with heterogeneous AUVs. © 2010 Wiley Periodicals, Inc.     

基于MATLAB的鱼雷水下弹道仿真

鱼雷是一种水下自主航行的运动体,其运动控制系统复杂,仿真建模难度大,为解决某型鱼雷水下弹道仿真问题,首先根据鱼雷在水下运动特点,建立了鱼雷在水中运动的动力学和运动学模型,并进一步针对某型鱼雷的典型弹道设计了控制方程.应用Matlab软件对该鱼雷的水下弹道进行了仿真,绘制了仿真曲线,仿真结果证明该种仿真方法较好的仿真了鱼雷入水下潜、寻深、蛇行搜索及捕获目标后的追踪过程,较真实的反映了鱼雷在水中运动的情况.通过仿真证明采用MATLAB软件进行弹道仿真具有编程工作量小,程序运行速度快、鲁棒性好等优点.     

分布交互环境下的视景系统研究与开发

分析比较了几种常用视景开发工具在分布交互环境下的特点，指出采用MultiGen Creator和Vega进行分布交互环境下的视景仿真系统的开发是一条简单快捷的途径。讨论了分布交互环境下对视景系统的要求，及其所要解决的关键技术。采用MultiGen Creator、Vega以及VR—Link开发出了基于HLA的水下航行器分布交互环境下的视景演示系统，实现了基于Vega的视景仿真系统和HLA系统的互连。     

基于DWK的AUV分布交互视景仿真

在建立远程低速回转体AUV的六自由度运动模型的基础上,设计了AUV六自由度视景仿真系统的总体结构,并基于国产分布式交互仿真软件平台DWK对远程低速回转体AUV的六自由度运动进行了视景仿真。结果表明本仿真系统很好地模拟了AUV的六自由度水下运动情况,可以在短时间内使设计人员对AUV的六自由度运动有系统直观的认识,对研究AUV的操纵性具有重要的意义。     

基于HLA的水中兵器仿真系统框架

为了解决我国水中兵器传统的仿真系统,局限于某些参数的数学仿真和部分半实物仿真,没有实现系统化、可视化,实时化,文章提出一种采用高层体系结构（HLA）作为分布交互的仿真体系框架,通过对水中兵器对抗系统仿真建模,解决了不同仿真应用之间的集成问题,较好地满足仿真系统的可视化、可操作性、强实时性及强交互性等要求。该仿真系统可以为水中兵器作战研究和武器装备论证提供仿真试验环境,检验装备各项战略战术指标,并为装备研制和战略战术决策提供依据,具有很高的实用价值。     

基于Simulink的高空空投AUV全弹道仿真系统研究

高空空投AUV（Autonomous Underwater Vehicle,自主水下航行器）是一种基于“高空反潜武器概念”而设计的基高空滑翔与水下自主航行于一体的新型水下航行器,对其全弹道的仿真是其概念设计阶段的重要内容和理论基础。根据高空空投AUV弹道各稳态阶段的运动与环境特点,分别搭建了滑翔、减速与水下阶段六/九自由度仿真模型。仿真了空投AUV在翼面组件升力作用下的自由滑翔弹道和在圆形降落组件作用下的减速弹道。设计了AUV水下偏航与深度控制器,并进行了水下闭环控制仿真,验证了AUV深度与偏航控制下沿指定轨迹航行。仿真结果表明,仿真系统能准确快速地仿真出AUV各运动阶段的弹道、位姿、速度与加速度信息,适用于全弹道组件设计、特性分析与控制器设计与验证。     

水下航行器制导系统仿真信息集成方法

提出了基于信息集成原理的一种水下航行器导引控制系统仿真的新方法。文中详细地介绍了仿真系统的结构，以及多任务调度和多帧速配置等一些典型问题的解决方法，研究结果可在并行和分布式计算机系统中仿真。