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毕业论文网 > 开题报告 > 理工学类 > 自动化 > 正文

基于卡尔曼分布式状态估计的机艇协同巡航编队的研究开题报告

 2020-02-20 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

长期以来,群体行为所展示出的智能化令科研人员着迷:由多个简单单一的个体所组成的群体,通过简单的规则,却可以展现出非凡的智能化程度。

群体所展现出的能力往往具有1 1gt;2的效果,即由单一简单个体所组成的多体系统,具备更强的性能,更强的鲁棒性,更好的容错性和更高的智能化,因此多体系统在民事、国土安全和军事等领域有广阔的应用前景和极高的研究价值。

根据群体中航行体是否具有相同的状态维度,多体系统可分为同构多体系统和异构多体系统。

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2. 研究的基本内容与方案

  1. 研究(设计)的基本内容:首先学习并理解无人机、无人艇的相关背景和知识,分别理解并掌握有关无人机和无人艇的运动学方程;学习并理解多体系统中一致性的基本知识,并掌握异构多体系统的一致性的相关定理及理论推导证明;学习并理解分布式状态估计器的知识,再应用卡尔曼滤波方法,设计有关无人机-无人艇异构多体系统的分布式状态估计器;学习并掌握跟随领航者法的编队控制,将其引申到异构质点多体系统的编队控制;最后引入无人机、无人艇的运动学模型,应用卡尔曼分布式状态估计的方法,实现机艇协同巡航编队的研究。


  2. 研究目标:(1)学习并掌握上述基本内容中的相关理论知识;(2)完成基于机艇协同的卡尔曼分布式状态估计器、基于机艇协同的跟随领航者法的编队控制器的理论推导验证;(3)设计仿真实验,并搭建仿真平台;(4)进行仿真验证,并根据实验结果修改调整模型,完成仿真验证。


  3. 拟采用的技术方案:使用跟随领航者法实现编队控制;使用卡尔曼滤波实现分布式状态估计器。

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    3. 研究计划与安排

    03.08-03.20 学习并实现简单的基于跟随领航者法的编队控制;
    03.21-03.31 学习并实现简单的基于卡尔曼滤波的分布式状态估计器;
    04.01-04.10 分别学习无人机、无人艇的运动学模型,并设计异构多体系统模型;
    04.11-04.20 搭建基础仿真平台;
    04.21-04.30 应用跟随领航者法,在仿真平台上实现基于机艇协同的异构多体系统的编队控制;
    05.01-05.10 继续完善仿真平台,增加卡尔曼分布式状态估计器,完成仿真验证;
    05.11-05.31 调整改进模型,并撰写毕业论文。

    4. 参考文献(12篇以上)

    [1] 左姗. 异构多智能体系统的输出一致性研究[D].电子科技大学,2018.
    [2] E. Peymani, H. F. Grip, A. Saberi. Homogeneous networks of non-introspective agents under external disturbances-H∞ almost synchronization[J]. Automatica, 2015, 52: 363-372
    [3] Y. Dong, J. Huang. Cooperative global output regulation for a Class of nonlinear multi-agent systems[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2014, 59(5): 1348-1354
    [4] Y. Su, J. Huang. Cooperative semi-global robust output regulation for a class of nonlinear uncertain multi-agent systems[J]. Automatica, 2014, 50(4): 1053-1065
    [5] 王祥科,李迅,郑志强.多智能体系统编队控制相关问题研究综述[J].控制与决策,2013, (11): 1601-1613
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    [7] J. A. Fax, R. M. Murray. Information flow and cooperative control of vehicle formations[J]. IEEE transactions on automatic control, 2004, 49(9): 1465-76
    [8] F. Cucker, S. Smale. Emergent behavior in flocks[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2007, 52(5): 852-862
    [9] R. Olfati-Saber. Flocking for multi-agent dynamic systems: algorithms and theory[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2006, 51(3): 401-420
    [10] H. Su, X. Wang, Z. Lin. Flocking of multi-agents with a virtual leader[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2009, 54(2): 293-307
    [11] W. Ren. Distributed attitude alignment in spacecraft formation flying[J]. International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, 2007, 21(2-3): 95-113
    [12] R. Kristriansen, A. Lor′#305;a, A. Chaillet, et al. Spacecraft relative rotation tracking without angular velocity measurements[J]. Automatica, 2009, 45(3): 750-756
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    [15] Y. Hong, G. Chen, L. Bushnell. Distributed observers design for leader-following control of multi-agent systems[J]. Automatica, 2008, 44(3): 846-850
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    [17] L. Moreau. Stability of continuous-time distributed consensus algorithms[C]. Proceedings of 43rd IEEE Conference on Decision and Control, 2004, 3998-4003
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    [21] Y. Su, J. Huang. Stability of a class of linear switching systems with applications to two consensus problems[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2012, 57(6): 1420-1430
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