基于能耗最优的喷水推进无人艇路径规划方法研究

《基于能耗最优的喷水推进无人艇路径规划方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：___________密级：___________UDC：___________编号：___________工学硕士学位论文基于能耗最优的喷水推进无人艇路径规划方法研究硕士研究生：赵亮博指导教师：王元慧副教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：丁福光教授哈尔滨工程大学2017年12月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于能耗最优的喷水推进无人艇路径规划方法研究硕士研究生：赵亮博指导教师：王元慧副教授学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予

2、单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonPathPlanningofWater-jetPropelledUnmannedSurfaceVesselBasedonOptimalEnergyConsumptionCandidate:LiangboZhaoSupervisor:YuanhuiWangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngi

3、neeringDateofSubmission:Dec,2017DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

4、担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密

5、后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日基于能耗最优的喷水推进无人艇路径规划方法研究摘要随着全球能源消耗的增加，以及陆上资源的日渐枯竭，海洋资源的开发利用逐渐受到人们的重视。无人艇的研究恰好迎合了这方面的需求，一方面无人艇作为一种海上智能平台被广泛应用于海洋资源开发；另一方面无人艇也加入到了各国海上安全防卫的工作中。路径规划技术是实现无人艇智能化的重要一环，本文旨在研究以能耗最优为约束的无人艇路径规划技术，其中包含了如下研究内容：1.为分析无人艇在海上作业时的能耗大小，首先建立无人艇运动的数

6、学模型，其中包含了无人艇的运动学以及动力学模型，此外还需建立海洋环境的数学模型，以及动力装置喷水推进器的数学模型。综合上述模型对无人艇的能耗进行分析计算。2.首先对S57标准的电子海图信息进行提取并转换成路径规划所需的数据格式，通过可视图法建立环境地图模型。然后分析无人艇在风浪等环境力作用下的能耗计算方法。而后改进传统蚁群算法易陷入局部最优解的缺陷，重新设计局部启发函数。在此基础上加入风和浪等干扰，并以能耗最优为目标改进信息素函数，进行以能耗最优为目标的全局路规划，同时与路径最短的全局规划进行对比。3.采用一种改进的人工势场法进行局部路径规划，对

7、动态的障碍物进行规避。首先针对人工势场法中存在的局部极小值问题，提出一种旋转磁场的方法对引力函数进行改进。而后改进斥力函数，解决目标不可达问题。在得到改进的人工势场法后，将其与矢量的环境场相结合，最终形成时变海况下的能耗节省的规划技术。4.设计一种双层的路径规划方法。全局层采用基于能耗最优的蚁群算法进行规划，局部层采用人工势场法并结合时变海况，最终实现了全局规划与局部规划的协调切换，形成一套完整的以能耗最优为目标的路径规划方法。本课题研究以能耗最优为约束的无人艇路径规划技术，其中包含了对喷水推进无人艇能耗的分析计算，并以能耗最优为目标设计蚁群算法

8、进行全局路径的规划，将改进人工势场法结合时变海况进行局部路径的规划，最后设计一种双层路径规划的方法，将全局规划与局部规划协调切换，最终实