國(guó)外auv研發(fā)現(xiàn)狀綜述-資料下載頁(yè)
2025-06-23 18:40本頁(yè)面
【正文】 of Computer Science at Stevens Institute of Technology. Email ABlum@, JBriganti@.文章大體內(nèi)容：文章通過(guò)討論了路徑參數(shù)，成本函數(shù)，最優(yōu)化技術(shù)等提出有效率的產(chǎn)生最優(yōu)AUV路徑的問(wèn)題。文中提出在具有高速水流的潮汐河口三角灣的地方部署一個(gè)具有較高速度的AUV，能夠在河流迅速轉(zhuǎn)換位置（能夠在幾米的范圍內(nèi)經(jīng)常地轉(zhuǎn)換方位），在短時(shí)內(nèi)（通常是一個(gè)潮汐周期）有明顯改變。文章中提出一項(xiàng)能夠使AUV通過(guò)利用順流，避免逆流，最大的速度最小的能量消耗，考慮蔽障等自主的設(shè)計(jì)最佳路徑的技術(shù)。相比較，這項(xiàng)技術(shù)提供較高靈活性的路徑參數(shù)，不需要離散化，簡(jiǎn)單化運(yùn)動(dòng)空間，允許任何方向的水流，并且水流速度在時(shí)間和空間上不斷地變化，同時(shí)這個(gè)方法能夠隨時(shí)隨地的為導(dǎo)航點(diǎn)的連續(xù)校正提供支持，使得高效的路徑規(guī)劃準(zhǔn)則快速應(yīng)行（less than 1s with unoptimized Java code on an ordinary PC）。作者通過(guò)為亞馬遜河設(shè)計(jì)的樣本任務(wù)，使用基于石墨可視化工具的3D AUV任務(wù)模擬環(huán)境來(lái)論證這項(xiàng)技術(shù)。設(shè)計(jì)一個(gè)和在亞馬遜河流遇到的在別的河口遇到的流水情況類(lèi)似的雙向兩層水流，通過(guò)測(cè)試AUV對(duì)這個(gè)水流的反應(yīng)來(lái)檢測(cè)這項(xiàng)技術(shù)。在測(cè)試過(guò)程中不斷改變水的深度，上下游，速度等。測(cè)試的結(jié)果是,這套路徑規(guī)劃系統(tǒng)通過(guò)尋找最佳路徑克服和利用這些水流，使得AUV可以“ride”這兩個(gè)方向的流水。蔽障能力也同時(shí)被證明。文中給出了速度，深度，蔽障，航行路程對(duì)比圖。（四）、Monique Chyba, Thomas Haberkorn, Ryan N. Smith, Song K. Choi, University of Hawaii2Autonomous Underwater Vehicles: Development and Implementation of Time and Energy Effcient Trajectories11Research supported by NSF grant DMS030641 and DMS0608583 and partially supported by ONR grant N000140310969, N000140410751 2University of Hawaii MATH, ORED, ASL, 2565 McCarthy Mall, Honolulu, Hawaii 96822, USA, mchyba@文章大體內(nèi)容：文中提出制作一個(gè)具有六個(gè)自由度且方向無(wú)偏性的靈敏AUV。介紹了使用AUV：ODIN（OmniDirectional Intelligent Navigator）來(lái)實(shí)驗(yàn)。ODIN擁有一個(gè)直徑達(dá)65厘米的鋁合金制成的球體倉(cāng)，八個(gè)推進(jìn)器由四個(gè)均勻分布（繞倉(cāng)體一周）焊接點(diǎn)連接在倉(cāng)體上。八個(gè)推進(jìn)器中四個(gè)在一個(gè)垂直面上，四個(gè)在一個(gè)水平面上（AUV的獨(dú)特設(shè)計(jì)）。ODIN是由一臺(tái)筆記本電腦通過(guò)支柱使用TCP/IP協(xié)議發(fā)送指令，其內(nèi)部處理器是嵌入了Intel 800MHZ CPU的PC104+，同時(shí)擁有兩塊額外的A/D,D/A版子。主要的內(nèi)部配置是一個(gè)壓力探測(cè)器，內(nèi)部導(dǎo)航儀，24節(jié)電池。ODIN能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算，偏航，定位，傾斜，下潛，持續(xù)自主航行5小時(shí)。文中提出用變量和旋轉(zhuǎn)矩陣分別定義AUV的位置和方向，用向量V=（u，v，w）t 和Ω=（p,q,r）t標(biāo)記線(xiàn)速度和角速度，在計(jì)算中考慮機(jī)器本身的慣性，額外負(fù)載，負(fù)載慣性。對(duì)8臺(tái)推進(jìn)器的控制使用控制矩陣：。文中應(yīng)用最大化原理解決動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題，提出為了節(jié)省時(shí)間推進(jìn)器應(yīng)該高速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)為了糾正一些偏差推進(jìn)器也需要小功率運(yùn)行的策略（The above control strategies are known as bangbang (saturation of the thrust on a given interval) and singular (low thrust application on an interval for small corrections).）。關(guān)于數(shù)字化計(jì)算解決最短時(shí)間問(wèn)題，文中提出基于將最優(yōu)控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為有限空間非線(xiàn)性最優(yōu)化問(wèn)題（NLOP (nonlinear optimization problem)）。對(duì)于八臺(tái)推進(jìn)器的控制采用時(shí)間離散化數(shù)據(jù)采樣分析，并非實(shí)時(shí)控制，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行STPP （Switching Time Parameterization Problem）處理。文中給出經(jīng)過(guò)STPP處理后的最短時(shí)間優(yōu)化表格如下：最后得出結(jié)論是：tf min≤tf STPPp+1 ≤ tf STPPp≤ tf NLOPp。對(duì)AUV在水中的姿態(tài)控制采用反饋控制。在偏航試驗(yàn)中沒(méi)有采用反饋控制，而是使用STPP2（switch的次數(shù)為2）控制策略。對(duì)于ODIN而言其能量消耗主要是那八臺(tái)推進(jìn)器，傳感器的能耗只占少部分。在最小能源消耗問(wèn)題上，通過(guò)對(duì)ODIN內(nèi)部電流的函數(shù)線(xiàn)性化，從而求得最佳實(shí)時(shí)電流然后通過(guò)積分求得推進(jìn)器的最小能耗。文章最后指出了STPP策略在這次試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來(lái)越容易。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來(lái)越難。能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無(wú)能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。拼一個(gè)春夏秋冬！贏一個(gè)無(wú)悔人生！早安！—————獻(xiàn)給所有努力的人.學(xué)習(xí)好幫手
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