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移动机器人可重构控制系统研究

作者：谢峰 Publish: 2007-10-16 Hits:-

【中文题名】

移动机器人可重构控制系统研究

【英文题名】

Research on Reconfigurable Control System for Mobile Robot

【学科专业】

模式识别与智能系统

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-16

【中关键词】

移动机器人,重构,多Agent系统,信息处理,路径规划,

【英关键词】

mobile robot,reconfiguration,multi-agent system,information processing,path planning,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人>智能机器人

【论文摘要】

课题研究来源于国家自然科学基金重点项目(60234030)“未知环境中移动机器人导航控制的理论与方法研究”和中南大学科学研究基金项目(1811-76176)“基于选择性关注机制的环境认知理论与技术研究”。作为这些项目的一部分，课题研究的目的在于为复杂控制系统提供一种能够体现较强柔性与鲁棒性的可重构设计方法，为开展未知环境中移动机器人的导航控制研究提供便利。课题研究的主要内容可概括为以下几个方面：第一，在分析了目前已提出的多个可重构控制系统的基础上，从其共性出发，对复杂控制系统模型进行抽象，提出一种复杂控制系统的简化模型，以清晰地表达复杂控制系统中各个逻辑功能部分的重构驱动因素、以及各个部分之间在重构方面的相互影响，为随后的可重构设计方法研究提供基本框架。第二，针对多源信息处理提出了对异类信息的统一描述，并对同类多源信息处理的某些特性进行了分析，提出了由原子信息驱动的处理过程重构，以及建立在此基础之上的基于异构多Agent系统的信息处理系统可重构设计方法。此外，还针对传感器网络中的数据传输问题设计了一种具备故障自诊断能力的通信协议。第三，从分层递阶控制...

【论文题纲】

摘要	4-5
ABSTRACT	5-10
第一章绪论	10-18
1.1 选题背景及意义	10-11
1.2 可重构技术研究概况	11-14
1.2.1 重构控制	11-12
1.2.2 可重构计算	12
1.2.3 可重构机器人	12-13
1.2.4 可重构控制系统	13-14
1.3 重构的性质	14-15
1.3.1 粒度	14
1.3.2 收敛性	14-15
1.3.3 静态重构与动态重构	15
1.3.4 主动重构与被动重构	15
1.3.5 分段重构	15
1.4 关键问题与研究思路	15-16
1.5 主要内容与结构	16-18
第二章可重构控制系统原型	18-30
2.1 控制问题的特殊复杂性	18-19
2.2 控制系统体系结构	19
2.3 可重构控制系统实例	19-23
2.3.1 面向工作模式的重构	19-21
2.3.2 面向软件对象的重构	21-22
2.3.3 对比分析	22-23
2.4 简化的可重构控制系统	23-25
2.4.1 复杂控制系统的简化模型	23-24
2.4.2 重构设计	24
2.4.3 重构的驱动因素	24-25
2.5 可重构控制系统的MAS模型	25-30
2.5.1 粒度问题	25-26
2.5.2 RPU的Agent模型	26-28
2.5.3 MAS的结构模型	28-30
第三章信息处理系统重构	30-46
3.1 简介	30-32
3.1.1 多源信息处理	30-31
3.1.2 多传感器管理	31-32
3.2 异类信息的统一描述	32-35
3.2.1 初始原子信息	32-33
3.2.2 原子信息的传递	33-34
3.2.3 原子信息的函数依赖	34-35
3.3 同类信息处理的特性	35-37
3.3.1 传感器数据的输出熵	35-36
3.3.2 其它信息的输出熵	36-37
3.4 信息处理过程的组织	37-39
3.4.1 基本处理流程	37
3.4.2 初始原子信息的分类	37-38
3.4.3 重构规则的构造	38-39
3.4.4 逐级处理	39
3.5 异步信息的预处理	39-42
3.5.1 问题的提出	39-40
3.5.2 传感器数据的时间标记	40-41
3.5.3 异步信息的配准	41-42
3.6 传感器管理	42-46
3.6.1 传感器网络的组织	42
3.6.2 数据广播协议	42-43
3.6.3 通信故障自诊断	43-44
3.6.4 虚拟传感器	44-46
第四章导航系统中的控制重构	46-64
4.1 分布式控制	46-50
4.1.1 全局数据与局部数据	46-47
4.1.2 慎思式Agent的结构	47-48
4.1.3 Agent网络的组织	48-49
4.1.4 Agent网络的重构	49-50
4.2 路径规划中的重构设计	50-52
4.2.1 路径规划与轨迹控制	50-51
4.2.2 可行的研究方向	51-52
4.3 动态环境模型	52-56
4.3.1 基本原理	52-53
4.3.2 混合逻辑结构	53-55
4.3.3 栅格边长的调整	55-56
4.4 并行路径规划	56-62
4.4.1 路径规划效率	56-57
4.4.2 深度优先搜索	57-58
4.4.3 路径选取	58-61
4.4.4 多规划器协作	61-62
4.5 执行器的重构控制	62-64
4.5.1 智能外设	62
4.5.2 冗余设备的控制	62-64
第五章应用与实践	64-77
5.1 硬件平台	64-65
5.2 软件设计	65-70
5.2.1 基本Agent进程	65-66
5.2.2 黑板与数据维护	66-67
5.2.3 控制指令	67-68
5.2.4 状态监测	68-69
5.2.5 用户界面	69-70
5.3 航向角计算	70-73
5.3.1 基本方法	70-72
5.3.2 重构描述	72
5.3.3 实验结果	72-73
5.4 路径规划	73-77
5.4.1 基本方法	73-74
5.4.2 重构描述	74-75
5.4.3 实验结果	75-77
第六章总结与展望	77-79
6.1 研究工作总结	77-78
6.2 深入研究方向	78-79
参考文献	79-83
致谢	83-84
攻读学位期间的主要研究成果	84

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.385985



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