基于线性时序逻辑的最优巡回路径规划方法与应用

发布时间：2023-05-19 19:07

　　路径规划技术作为机器人控制的核心,在自动控制领域中成为一个研究热点。传统的路径规划技术集中于点到点的最优路径规划,且任务模式较为单一,无法满足更加复杂的任务需求。线性时序逻辑语言能够描述复杂的时序任务,因此,近年提出了一些基于线性时序逻辑的路径规划方法,它能够解决具有复杂任务需求的点到点的最优路径规划问题。但对于具有复杂任务需求的多点巡回问题,还尚未得到很好的解决。多点巡回是实际应用中的常用需求,如巡逻任务,其规划问题具有NP难度。因此,在满足线性时序逻辑语言所描述的任务需求的前提下,解决可实现多点最优巡回的路径规划问题具有重要的意义。 本文针对受复杂任务需求限制下的多点巡回问题,采用基于线性时序逻辑的路径规划方法,首先针对单个机器人的情况,将地图建立成切换系统模型,用线性时序逻辑语言描述包含多点巡回的任务需求,提出了基于循环移位法构建的包含完整巡回顺序和环境信息的扩展乘积自动机,采用基于Dijkstra法的最优综合算法搜索扩展Product自动机网络上的最优路径,从而获得能够满足复杂任务需求的最优巡回路径。其次,进一步进行多机器人最优巡回路径规划的研究,采用构建全局切换系统的方法,融...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 传统的路径规划方法
        1.2.2 基于线性时序逻辑的路径规划方法
    1.3 论文内容与结构
        1.3.1 论文内容
        1.3.2 论文结构
第2章 预备理论
    2.1 切换系统
    2.2 线性时序逻辑
    2.3 Dijkstra算法
    2.4 模糊逻辑控制技术
    2.5 小结
第3章 单个机器人的最优巡回路径规划方法
    3.1 引言
    3.2 问题描述
    3.3 基于扩展Product自动机的最优巡回算法
        3.3.1 周期性任务集合的可到达性
        3.3.2 扩展Product自动机的构建
        3.3.3 最优巡回算法综合
    3.4 仿真算例
    3.5 小结
第4章 多个机器人的最优巡回路径规划方法
    4.1 引言
    4.2 问题描述
    4.3 全局切换系统的构建
    4.4 多个体最优巡回路径规划算法
    4.5 仿真算例
    4.6 小结
第5章 满足复杂巡回任务要求的机器人控制系统实现
    5.1 引言
    5.2 系统总体框架
    5.3 运动控制层设计
        5.3.1 模糊逻辑控制器设计
        5.3.2 基于两轮机器人的控制效果仿真
    5.4 路径规划系统实现与实验算例
    5.5 小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果



本文编号：3819929