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公开(公告)号：CN118012111A
公开(公告)日：2024-05-10
申请号：CN202410117055.4
申请日：2024-01-26
Applicant: 大连海事大学 , 上海交通大学 , 湖北三江船艇科技有限公司
IPC: G05D1/485 , G05D101/10
Abstract: 本发明提供了一种三维空间强化学习路径规划方法，包括如下步骤：S1、设定无人水下潜航器在水下环境中的路径规划任务场景，构建无人水下潜航器路径规划控制目标；S2、确定马尔可夫模型的五元组；S3、建立柔性演员‑评论家算法框架；将柔性演员‑评论家算法框架与策略参数相结合，将噪声作为状态的函数合并，得到平滑的探索路径，然后初始化无人水下潜航器状态；S4、进行训练，获取无人艇集群的训练样本数据，然后输出探索路径；本发明提出了一种能够平衡能量消耗与航行距离，并且能在三维空间作业领域中得到广泛应用的路径规划控制器结构及设计方法。
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公开(公告)号：CN118012057A
公开(公告)日：2024-05-10
申请号：CN202410117061.X
申请日：2024-01-26
Applicant: 大连海事大学 , 上海交通大学 , 深圳市镭神智能系统有限公司
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 本发明提供了一种面向无人艇集群多目标追踪策略的强化学习推理方法，包括如下步骤：S1、基于单体无人艇离散动力学模型构建多目标追踪控制目标；S2、采用分布式马尔可夫模型对无人艇集群多目标追踪控制问题进行建模并确定分布式部分可观测马尔可夫模型的五元组；S3、根据构建的模型五元组，建立多智能体深度确定性策略梯度算法框架；S4、将硬注意力机制融入多智能体深度确定性策略梯度算法框架；S5、设定网络训练参数进行训练，获取无人艇集群的状态信息，输出最优控制策略；本发明将博弈论原理引入多智能体深度确定性策略梯度算法的奖励函数优化，通过优化各无人艇间的任务分配，实现了无人艇集群在多目标追踪任务中的最佳协同。
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公开(公告)号：CN117806318A
公开(公告)日：2024-04-02
申请号：CN202311830670.1
申请日：2023-12-28
Applicant: 上海交通大学 , 海之韵(苏州)科技有限公司 , 东北大学 , 大连海事大学
Abstract: 本发明涉及一种基于多智能体强化学习的水面目标协同围捕方法，包括：构建基于多智能体强化学习的水面目标围捕模型，以各个无人船的状态作为输入，输出无人船的驱动力；采用集中训练、分布执行的训练框架对水面目标围捕模型进行训练，无人船作为强化学习中的智能体通过训练生成多智能体协同控制策略，根据获取到的有限的环境信息进行决策和协同，以完成对敌对目标围捕；其中，利用一个非线性映射函数将无人船趋近阶段和环绕阶段的不同目标合并为同一个，同时，在奖励函数中设有围捕角的惩罚项，使得无人船集群仅在所有无人船与围捕目标之间的距离小于预设阈值时才开始围捕和环绕。与现有技术相比，本发明具有结构简单、成功率高、泛化性好等优点。
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公开(公告)号：CN117590847A
公开(公告)日：2024-02-23
申请号：CN202311519025.8
申请日：2023-11-14
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 本发明提供了一种欠驱动无人艇平行路径跟踪控制器，涉及欠驱动无人艇路径跟踪控制技术领域，包括实际欠驱动无人艇系统、虚拟欠驱动无人艇系统、运动学控制器、滤波器、动力学控制器和路径参数更新律；所述实际欠驱动无人艇系统接收来自动力学控制器的纵向推力和艏摇方向转向力信息；所述实际欠驱动无人艇系统发送无人艇的位置、艏摇角信号和无人艇的速度信息至虚拟欠驱动无人艇系统；本发明构建了一个与实际欠驱动无人艇系统平行互动的虚拟欠驱动无人艇系统，通过使实际欠驱动无人艇系统趋向虚拟欠驱动无人艇系统，实现了欠驱动无人艇模型的实时更新和数据交互，从而构建完整的无人艇数字孪生运动模型。
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公开(公告)号：CN112650257B
公开(公告)日：2024-02-02
申请号：CN202011613185.5
申请日：2020-12-30
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 本申请公开了一种无人艇区域保持控制方法及装置，所述方法包括，先确定所述无人艇的虚拟控制律；再确定所述无人艇的速度跟踪的非线性滑模面；再结合所述虚拟控制律获得所述无人艇的鲁棒滑模控制器；最后根据预设的所述跟踪误差的阈值，设置所述鲁棒滑模控制器发出所述控制信号的事件触发条件，并当所述事件触发条件满足时，所述鲁棒滑模控制器发送所述控制信号给所述无人艇的推进器，实现所述无人艇的区域保持控制。本申请通过引入对称障碍李雅普诺夫函数将区域保持问题转化为具有输出状态变量约束系统的控制问题，简化了区域保持控制策略，并进一步通过设置事件触发机制，在完成区域保持的同时降低了推进器动作频率，延长了推进器使用寿命。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN117270528A
公开(公告)日：2023-12-22
申请号：CN202311174153.3
申请日：2023-09-12
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明一种无人艇追逃博弈控制方法及控制器，基于追捕无人艇运动学数学模型和逃逸无人艇运动学数学模型，分别构造追逃优化代价函数和博弈化代价函数，设计了基于非线性模型预测方法的无人艇博弈控制器和无人艇追逃控制器，在对自身最不利的情况下评估追捕无人艇和逃逸无人艇的最佳策略；然后根据评估的对手策略得到自己的最佳博弈策略；考虑包括非线性无人艇运动学模型约束、速度约束、角速度约束、边界约束、避障约束在内的多约束条件下，无人艇博弈双方均通过最大最小优化求解方法，在多约束条件下得到了最优的追逃博弈策略，使得追捕无人艇和逃逸无人艇达到了纳什均衡状态。该方法提高了非合作运动场景中无人艇的对抗性。
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公开(公告)号：CN113093739B
公开(公告)日：2023-12-15
申请号：CN202110322602.9
申请日：2021-03-25
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种多无人艇编队避碰的优化控制器、结构及方法，包括：编队制导模块、速度控制律模块、扰动观测模块、控制闸函数模块、优化控制模块及动力学控制律模块。本发明的控制器考虑了输入受限问题，使其满足输入控制约束，保证任何情况下的控制输入均为有界，避免了因输入饱和带来的一些问题。通过优化控制闸函数以及避碰约束函数，极大的简化了计算量，使其能够更加快速的达到稳定，同时大大节约了成本。在原有控制系统的基础上优化了控制模块，保留原有的基本控制功能，同时改进性能，节约重新设计的成本。
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公开(公告)号：CN117055564A
公开(公告)日：2023-11-14
申请号：CN202311152088.4
申请日：2023-09-07
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种带有状态量化和输入量化的无人船舶有限时间航向跟踪控制方法，包括：获取周围环境及周围其他船舶的海况信息，建立无人船舶的航向控制数学模型，采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化处理；利用扩张状态观测器估计量化后的状态变量及控制系统中存在的不确定项，并将估计值用于无人船舶航向跟踪控制器的设计；基于Terminal滑模控制策略设计系统控制律，构造Terminal滑模面使得跟踪误差能够在有限时间内收敛；基于Lyapunov稳定性理论，证明扩张状态观测器和Terminal滑模控制器的稳定性、闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性，最终证明本发明提供的带有状态量化和输入量化的无人船舶有限时间航向跟踪控制系统的稳定性。
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公开(公告)号：CN116400682A
公开(公告)日：2023-07-07
申请号：CN202310199190.3
申请日：2023-03-03
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供了一种基于采样优化的无人船轨迹规划方法，涉及无人船运动规划技术领域，包括如下步骤：基于双目图像信息构建并实时更新无人船目前所处的三维占据栅格地图；根据所述叶子节点和根节点形成八叉树地图；对所述八叉树地图进行避开障碍物的路径点的搜索，得到路径点；得到路径曲线；将所述路径曲线按照弗雷内坐标系进行横向轨迹和纵向轨迹的采样；分别构造关于制动时间、离轨迹的横向距离、速度的评价函数，分别求取关于制动时间、离轨迹的横向距离、速度的评价函数值；选取评价函数值最小的轨迹作为最优轨迹。本发明以障碍物膨胀的方法构造八叉树地图，在优化后的八叉树地图上进行轨迹规划，提高了轨迹的安全性。
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公开(公告)号：CN116300406A
公开(公告)日：2023-06-23
申请号：CN202310305954.2
申请日：2023-03-27
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本发明公开了一种基于动态种群代价诱导粒子群优化的船舶模糊PID控制方法，包括：建立船舶动力定位系统的静水中的船舶操纵运动数学模型与风浪中的船舶操纵运动数学模型；设计模糊PID控制器，通过模糊PID控制器实现对船舶的在固定坐标系下的实际位置进行修正；采用改进的粒子群算法对船舶动力定位系统的模糊PID控制器的模糊参数进行寻优，设计经粒子群优化的模糊控制系统；基于经粒子群优化的模糊控制系统实现对船舶的定位控制。解决了由于现有的模糊控制器中的隶属度函数的选取以及模糊规则等参数的设定全部来自于人工经验获取，且常规PSO控制方法很容易陷入局部最优，从而降低使用人员的工作效率和控制效率，影响船舶动力定位控制的性能得问题。
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