智能系统轨迹跟踪动画仿真研究

论文摘要

本文针对在智能系统轨迹跟踪控制的研究中缺乏动态仿真工具的问题,进行仿真研究,设计出三维动画仿真平台。通过分析运动控制三个方面即位姿镇定、路径跟随和轨迹跟踪的区别和联系揭示出轨迹跟踪原理,对智能系统轨迹跟踪的控制方法进行简要分析,总结得出仿真需求。文中分别对机器人系统、卫星系统和多智能体系统的轨迹跟踪控制问题进行了描述,基于各种描述的共同点,建立能够广泛描述该问题的线性时变状态反馈模型。通过对基本模型的分析并结合仿真需求,进行仿真平台的设计按照功能划分,采用模块化分层设计,使仿真平台有较强的通用性。采用HLA逻辑结构设计使其具有可重用性和可扩展性。提出基于行为整体建模的方法和开放式智能系统模型库构建方式使仿真平台能够适用于灵活的轨迹跟踪研究对象。基于OpenGL和VC++设计出了具有数据导入、动画重演和画面控制功能的仿真可视化模块。应用基本轨迹跟踪控制模型对该平台的智能体建模、仿真动态效果、仿真过程控制、仿真结果分析四个方面性能进行验证。结果显示该平台建模方便,视觉表现力强,能够根据需要对过程进行有效控制,有合理的仿真分析结果,很好地满足了仿真需求。该平台能为相关方面的研究工作提供仿真技术支持,其设计方法对其它同类软件的设计具有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 智能系统的国内外发展概况
• 1.2 轨迹跟踪技术研究概况
• 1.3 自动控制领域中仿真技术的发展
• 1.3.1 仿真技术的发展
• 1.3.2 三维动画仿真对于智能系统轨迹跟踪研究的意义
• 1.4 任务要求及论文的主要研究工作
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 主要研究工作及创新点
• 1.4.3 论文内容安排
• 第二章 智能系统轨迹跟踪原理及控制方法
• 2.1 轨迹跟踪原理
• 2.2 轨迹跟踪控制方法
• 2.2.1 智能体轨迹跟踪控制
• 2.2.3 多智能体编队控制
• 2.3 仿真需求分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 智能系统轨迹跟踪的建模研究
• 3.1 轨迹跟踪应用实例
• 3.1.1 一种移动机器人轨迹跟踪控制问题的描述
• 3.1.2 一种卫星轨迹跟踪控制问题的描述
• 3.1.3 多智能体轨迹跟踪问题描述
• 3.2 轨迹跟踪控制问题建模
• 3.2.1 线性系统基本知识
• 3.2.2 轨迹跟踪基本模型的建立
• 3.3 本章小结
• 第四章 智能系统轨迹跟踪的仿真平台设计
• 4.1 仿真平台结构
• 4.2 智能系统模型库构建
• 4.3 仿真可视化模块设计
• 4.3.1 导入功能
• 4.3.2 三维动画重演功能
• 4.3.3 画面控制功能
• 4.4 仿真实例
• 4.4.1 三维模型构建
• 4.4.2 轨迹跟踪测试和数据导入
• 4.4.3 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士期间主要的研究成果