基于ROS的室内自主导航移动机器人系统实现

为可靠地实现室内移动机器人自主导航、巡航等功能,提出并实现一种在机器人操作系统(ROS)环境下,基于激光雷达的室内移动机器人定位导航系统.系统主要包括激光雷达数据的预处理,基于粒子滤波的Gmapping算法构建栅格地图,自适应蒙特卡罗定位用于室内移动机器人的重定位.A*算法作为全局路径规划算法,动态窗口法(DWA)为局...     

带有未知参数和有界干扰的移动机器人轨迹跟踪控

针对模型参数未知和存在有界干扰的非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题,本文提出了一种鲁棒自适应轨迹跟踪控制器方法.非完整移动机器人的控制难点在于它的运动学系统是欠驱动的.针对这一难点,本文利用横截函数的思想,引入新的辅助控制器,使得非完整移动机器人系统不再是一个欠驱动系统,缩减了控制器设计的难度,进而利用非线性自适应算法和参数映射方法构造李雅谱诺夫函数.通过李雅普诺夫方法设计控制器和参数自适应器,从而使得非完整移动机器人的跟随误差任意小,即可以任意小的误差来跟随任意给定的参考轨迹.仿真结果证明了方法的有效性.     

基于自适应动态窗口改进细菌算法与移动机器人路径规划

针对移动机器人在复杂环境下的路径规划问题,提出一种新的自适应动态窗口改进细菌算法,并将新算法应用于移动机器人路径规划。改进细菌算法继承了细菌算法与动态窗口算法（dynamic window algorithm, DWA）在避障时的优点,能较好实现复杂环境中移动机器人静态和动态避障。该改进算法主要分三步完成移动机器人路径规划。首先,利用改进细菌趋化算法在静态环境中得到初始参考规划路径。接着,基于参考路径,机器人通过自身携带的传感器感知动态障碍物进行动态避障并利用自适应DWA完成局部动态避障路径规划。最后,根据移动机器人局部动态避障完成情况选择算法执行步骤,如果移动机器人能达到最终目标点,结束该算法,否则移动机器人再重回初始路径,直至到达最终目标点。仿真比较实验证明,改进算法无论在收敛速度还是路径规划精确度方面都有明显提升。     

带有未知参数和有界干扰的移动机器人轨迹跟踪控制

针对模型参数未知和存在有界干扰的非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题,本文提出了一种鲁棒自适应轨迹跟踪控制器方法.非完整移动机器人的控制难点在于它的运动学系统是欠驱动的.针对这一难点,本文利用横截函数的思想,引入新的辅助控制器,使得非完整移动机器人系统不再是一个欠驱动系统,缩减了控制器设计的难度,进而利用非线性自适应算法和参数映射方法构造李雅谱诺夫函数.通过李雅普诺夫方法设计控制器和参数自适应器,从而使得非完整移动机器人的跟随误差任意小,即可以任意小的误差来跟随任意给定的参考轨迹.仿真结果证明了方法的有效性.     

基于梯度自适应极值搜索算法的趋光控制研究

源定位已成为国内外研究的热点问题,为了在实验室环境下研究移动机器人的趋光性,对源定位理论方法进行了研究,设计了地面移动机器人光源定位平台,通过该平台来验证趋光理论的可行性。首先,利用对角线控制策略和梯度自适应极值搜索算法分别进行趋光实验,完成移动机器人对光源的定位。其次,使用MeanShift目标跟踪算法跟踪移动机器人的运动轨迹。最后,绘制出光源强度分布等值线并分析了移动机器人的运动轨迹。相比于对角线控制策略,梯度自适应极值搜索算法根据当前区域梯度值自适应调整反馈增益参数,提高了源定位效率,并在光源定位平台验证了该算法的有效性和稳定性。     

一种自适应残差补偿算法在移动机器人姿态估计中的应用研究

针对两轮移动机器人MEMS IMU姿态估计的数据融合问题,提出一种以卡尔曼滤波为基础的自适应残差补偿算法。该算法结合惯性传感器误差模型与移动机器人姿态模型构建卡尔曼滤波器,利用卡尔曼滤波量测更新的加速度残差自适应补偿非重力载体位移加速度对姿态估计的影响。实验结果表明,该算法有效的融合了MEMS IMU姿态测量数据,抑制了传感器随机漂移误差,同时自适应补偿了非重力载体位移加速度。     

轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究

针对轮式移动机器人参数摄动和内外部扰动等问题,提出一种新型的基于自适应扩张状态观测器的滑模控制算法。采用自适应虚拟速度控制器估计系统未知参数,滑模控制器抑制参数摄动和内外部扰动,非线性扩张状态观测器观测系统扰动并减小控制输入的抖振,实现了轨迹跟踪误差的快速收敛。利用Lyapunov稳定性理论证明了控制算法的稳定收敛性。将所提算法与传统自适应反演滑模算法进行对比,对比结果表明了所提算法的有效性和鲁棒性。     

基于自适应状态聚集Q学习的移动机器人动态规划方法

针对现有移动机器人路径规划方法存在的收敛速度慢和难以进行在线规划的问题,研究了一种基于状态聚集SOM网和带资格迹Q学习的移动机器人路径动态规划方法——SQ(λ);首先,设计了系统的总体闭环规划模型,将整个系统分为前端(状态聚集)和后端(路径规划);然后,在传统的SOM基础上增加输出层构建出三层的SOM网实现对移动机器人状态的聚集,并给出了三层SOM网的训练算法;最后,基于聚集的状态提出了一种基于带资格迹和探索因子自适应变化的改进Q学习算法实现最优策略的获取,并能根据改进Q学习算法的收敛速度自适应地控制前端SOM输出层神经元的增减,从而改进整体算法的收敛性能;仿真实验表明:文中设计的SQ(λ)能有效地实现移动机器人的路径规划,较其它算法相比,具有收敛速度快和寻优能力强的优点,具有较大的优越性。     

移动机器人RRT算法改进研究

目前,机器人路径规划常用算法有避障(Bug)算法、概率路线图(PRM)算法、快速搜索随机树(RRT)算法、蚁群算法、人工势场法等,其中RRT算法在路径规划中应用最广。针对RRT算法存在随机性强、偏差大、路径不一定最优、收敛速度慢等缺点,对RRT算法进行改进,引导随机树向目标点生长,借助人工势场的引力思想,并加入自适应策略,通过机器人与目标点位置、速度和加速度的不断变化来改变步长大小,使机器人快速到达目标点。实验结果表明,通过自适应RRT算法可以提高算法收敛性,缩短了算法时间,可以有效应用在移动机器人系统上,提高移动机器人的工作效率。     

基于自适应机制改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划

针对基本蚁群算法在二维静态栅格地图下进行移动机器人路径规划时出现的搜索效率低下、收敛速度缓慢、局部最优解等问题,提出一种自适应机制改进蚁群算法,用于移动机器人在二维栅格地图下的路径规划.首先采用伪随机状态转移规则进行路径选择,定义一种动态选择因子以自适应更新选择比例,引入距离参数计算转移概率,提高算法的全局搜索能力以及搜索效率;然后基于最大最小蚂蚁模型和精英蚂蚁模型,提出一种奖励惩罚机制更新信息素增量,提高算法收敛速度;最后定义一种信息素自适应挥发因子,限制信息素浓度的上下限,提高算法全局性的同时提高算法的收敛速度.在不同规格的二维静态栅格地图下进行移动机器人全局路径规划对比实验,实验结果表明自适应机制改进蚁群算法具有较快的收敛速度,搜索效率明显提高且具有较好的全局搜索能力,验证了所提算法的实用性和优越性.     

人工免疫系统及其在控制领域中的应用

本文介绍了人工免疫系统及其在控制领域中的应用，首先简要介绍生物免疫系 统可被发展用于人工免疫系统的相关机理，然后给出基于生物免疫系统机理开发的、并应用 于控制领域的人工免疫网络模型和免疫学习算法，接着举例说明近年来人工免疫系统在控制 领域中的最新研究结果，最后给出了进一步的研究工作．     

人工免疫系统在数据挖掘中的应用

对自然免疫系统机制、人工免疫系统及数据挖掘进行简要介绍。对人工免疫系统在数据挖掘领域中的应用进行详细分析综述。主要阐述人工免疫系统在分类规则、聚类规则等中的应用现状,并对其方法进行详细分析并指出其优缺点。     

人工免疫算法及其应用

阐述了人工免疫系统的基本概念,讨论了几种典型的算法,包括基于免疫系统基本机制的免疫算法、基于免疫特异性的否定选择算法、基于免疫系统克隆选择理论的克隆选择算法、基于接种疫苗及免疫多样性的免疫进化算法、AIS与神经网络混合智能算法和模糊免疫系统等;以年代为序简述了AIS发展历史,介绍了AIS在若干具有代表性的领域中的应用情况。最后通过对AIS的特性和存在问题的分析,展望了今后的研究重点和发展趋势。     

人工免疫系统研究

本文首先简单解释了人工免疫的定义;其次对常见的免疫算法的机理和结构进行总结;接着分析了人工免疫系统的应用情况,最后指出人工免疫系统的以后的研究方向。     

人工免疫网络记忆分类并行算法研究

人类免疫系统是极为复杂的、固有并行性、分布式系统。人工免疫系统领域已经开发了许多免疫系统启发的算法,但没有几个显示并行性。论文提出并行人工免疫网络记忆分类系统,给出简单的并行人工免疫网络记忆分类算法。初始结果显示,通过简单的并行化方法,与并行人工免疫识别系统AIRS的比较研究表明,并行人工免疫网络记忆分类系统在并行效率等方面的性能优于后者。     

面向存储安全系统的新型人工免疫算法

提出了新型人工免疫算法,用于研究高效的存储安全系统.首先给出了基于免疫存储安全系统的结构和相关定义.在分析人工免疫算法中已有匹配规则的基础上,为提高安全系统的效率,提出了任意r连续位匹配规则,提高检测器识别非自体的能力,减少存储安全系统识别非自体所需的成熟检测器数量;为了使存储安全系统能适应不同的自体集,自动优化检测效率和准确性,避免检测存储安全系统的失效,本文提出了自适应匹配阈值机制.分析了使用不同匹配规则时检测器能识别的最大非法访问请求数量,以及对不同自体集采用静态匹配阈值和自适应匹配阅值机制时存储安全系统的检测效率和准确性.使用新型人工免疫算法实现安全原型系统,验证了算法的性能.最后通过修改开源存储区域网系统Lustre中智能磁盘部分的源代码,实现了基于免疫安全磁盘的原型系统,测试增加存储安全系统前后Lustre系统的I/O性能,结果表明新型人工免疫算法能高效地保护存储系统的安全.     

免疫系统应答仿真研究

人工免疫系统已经成为人工智能领域的一个重要分支,但目前对免疫系统还缺乏许多认识。利用计算机仿真和建模方法研究免疫系统为人工免疫系统研究提供了一个新途径。开发了一个偏微分方程系统,模拟免疫系统应答中的克隆扩增、变异和选择。模型设置一个亲和力函数,使其能表达一种确定类型的淋巴细胞识别外部抗原的能力。通过数值分析和研究,确定控制选择和变异的重要参数值。对其动力学性能进行分析研究,同时研究了对应离散模型的数值解答方法。基于该模型可以进一步研究新的变异算子,设计人工免疫算法。     

模糊免疫非线性PID控制的优化设计

在深入分析生物免疫系统中T细胞对B细胞辅助调节作用的基础上，提出了免疫反馈原理。针对非最小相位极点系统控制的难点，借鉴免疫反馈原理，结合积分控制的规律，提出了一种模糊免疫非线性HD控制方法。由于该方法中的参数确定比较复杂，利用免疫进化算法进行参数优化设计，实现了控制参数的合理设计。仿真结果表明，该方法在非最小相位极点系统控制中可行且有效，优于PID控制方法，具有更好的响应特性和抗干扰性能。     

免疫算法在背包问题中的应用

介绍了人体免疫系统的基本原理及其免疫算法在0-1背包问题中的应用。生物免疫算法是基于人体免疫系统基本原理的一种新型仿生学算法,将它应用于求解0-1背包问题,对解决现实世界中的组合优化问题有很好的借鉴作用。     

多目标优化免疫算法中核心算子抽象

人工免疫系统是受自然免疫原理启发而建立的计算模型,多目标优化问题是当前演化计算的一个重要研究方向。然而,当前的各种免疫优化算法的运行机制和操作过程均不相同。提出一种多目标优化免疫算法的统一表达方法,抽象出免疫算法的3类核心算子的主要原理和运行过程。核心算子可表达经典免疫优化算法NNIA和CMOIA,证明了3类免疫算子表达算法的可行性和高效性。