基于改进蚁群算法的智能型水下机器人安全隐蔽航路优化研究任务书

 2022-01-02 05:01

全文总字数:2318字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

随着海洋地位的大大提高,海洋探测与开发不断深入发展。由于海洋环境的复杂性,自主式水下机器人(AUV, Autonomous Underwater Vehicle)的研究与开发便成了自然。自主导航能力是AUV的关键,安全隐蔽航路优化技术是AUV自主导航系统中最重要的环节。高质量的安全隐蔽航路优化对AUV安全航行和高效成功完成任务起到了至关重要的作用。

针对基本蚁群算法进行改进,改进的蚁群由多个子群组成,通过对任务执行蚂蚁的选择方法、启发函数和全局信息素更新方式进行改进,以此提高算法的自适应能力和全局搜索能力,并在局部搜索中通过改进蚁群算法进一步加快最优解的收敛速度。在基本蚁群算法的基础上,提出一种用于实现AUV安全隐蔽航路优化的自适应蚁群算法,该方法通过改进概率的选择和调节信息素挥发系数,保证AUV以更安全的航路接近目标,同时提高搜索最优路径的收敛速度,并对安全隐蔽航路进行平滑处理使结果更可行。使用Matlab模拟仿真结果验证,改进的蚁群算法可以有效提高AUV安全隐蔽航路优化效率,从而快速地平衡航行距离和能耗代价。

研究改进蚁群算法中信息素的表示方法、启发式函数的设计以及信息素的更新规则,运用改进蚁群算法,得到基于丰富地形信息的最优航路。运用算法所规划的航路能够在复杂水下地形匹配辅助导航中,获得优良的地形匹配效果。建立控制器模型,建立系统的数学模型,使用Matlab/Simulink模块建立系统仿真模型,通过Matlab对控制算法进行模拟仿真,验证该算法能明显改善安全隐蔽航路规划性能及有效性。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅中英文文献,了解国内外研究现状;

2.掌握本课题的基本理论,并且能提出自己的创新点;

3.根据课题的理论及实践创新,提出相应的数学模型,做一些模拟仿真实验,熟悉和使用相关的软件:如:MATLAB、SOLIDWORKS、AUTOCAD、和ANSYS CFX流体分析及仿真软件或FLUENT流体分析及仿真软件、电力系统仿真软件PSCAD等。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

2019年12月-2020年1月,查阅近五年参考文献资料,建议谷歌学术搜索英文文献为主,中文文献为辅,其中,需要阅读至少30篇外文文献,翻译20篇外文文献。每一至两周向指导老师和辅助指导的研究生汇报毕业设计论文研究进展;

2020年2月份结合研究目标开始绘图、建模、模拟仿真、算法研究、控制方法,完成翻译20篇外文文献;

2020年3月中旬前提交开题报告,阶段性报告每周一次;

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4. 主要参考文献

1. Khac Duc Do, Jie Pan (auth.), Controlof ships and underwater vehicles: design for underactuated and nonlinear marinesystems, Springer-Verlag London, 2009;

2. Pushkin Kachroo, Sabiha Wadoo, AutonomousUnderwater Vehicles: Modeling, Control Design and Simulation, CRC Press, 2010;

3. Gwyn Griffiths, Technology andApplications of Autonomous Underwater Vehicles, CRCPress, 2002;

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