Диссертация (1090784)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Московский государственный университет информационныхтехнологий, радиотехники и электроники» (МИРЭА)На правах рукописиДиане Секу Абдель КадерМОДЕЛИ, АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕМНОГОАГЕНТНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМСпециальность 05.13.01 – системный анализ, управление и обработкаинформацииДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительд.т.н., проф., Манько С.В.Москва 2015СодержаниеСписок сокращений.........................................................................................5Введение.............................................................................................................6Глава 1.Перспективыпримененияипринципыпостроениямногоагентных робототехнических систем.............................................................111.1Перспективы применения многоагентных робототехническихсистем в различных прикладных областях..........................................................121.2Разработкаконцепциипостроениямногоагентныхробототехнических систем....................................................................................221.2.1 Обоснование требований к функциональным возможностямМАРС........................................................................................................221.2.2 Анализ методов и стратегий группового управления..............241.2.3 Анализ возможностей современных технологий беспроводнойсвязидляМАРСорганизацииинформационногообменав........................................................................................................281.2.4 Разработка обобщенной структуры МАРС ...............................311.2.5 РазработкаМАРСпринциповинтеллектуальногоуправления........................................................................................................33Выводы по главе 1 .......................................................................................39Глава 2.
Разработка моделей и алгоритмов группового управления ......412.1Модели планирования действий на базе конечных автоматов ...412.1.1 Планированиедействийвсоответствиисаприорно-установленным сценарием ................................................................................442.1.2 Обобщенная модельМАРСробота как исполнителя подзадач........................................................................................................482.1.3 Обобщенная модель процесса выполнения технологическойоперации........................................................................................................502.1.4 Алгоритм планирования действий в МАРС..............................522.1.5 Представление знаний в моделях планирования заданий дляМАРС........................................................................................................5622.2Модель и алгоритм распределения заданий в МАРС ..................612.2.1 Оценкапригодностиробототехническогоагентадлявыполнения технологической операции..........................................................622.2.2 Поиск оптимального назначения роботов на выполнениетехнологических операций ...............................................................................632.2.3 Моделирование процесса распределения заданий в группероботов........................................................................................................66Выводы по главе 2 .......................................................................................68Глава 3.Разработкапринциповпостроенияипрограммно-алгоритмическое обеспечение человеко-машинного интерфейса МАРС............693.1МАРСПринципыпостроениячеловеко-машинногоинтерфейса............................................................................................................693.2Программно-алгоритмическое обеспечение человеко-машинногоинтерфейса МАРС..................................................................................................723.3Алгоритм оценки численности состава МАРС для выполненияпоставленной прикладной задачи.........................................................................773.4Программный комплекс для моделирования МАРС....................813.5Виртуальное моделирование и оценка численности МАРС .......85Выводы по главе 3 .......................................................................................91Глава 4.
Повышение адаптивных свойств автономных роботов в составеМАРС..........................................................................................................924.1Интеллектуальное управление автономным робототехническимагентом на основе формируемой модели внешней среды .................................934.2МАРСПрогнозное управление робототехническими агентами в составе............................................................................................................974.2.1 Прогнозное управление на основе модели внешней среды ....974.2.2 Модельныйпримерпрогнозногоуправленияробототехническими агентами .......................................................................1024.3Выявление и анализ структурных элементов внешней обстановкиавтономного робототехнического агента ..........................................................1044.3.1 Модель нейронной сети для анализа визуальных образов....10534.3.2 Алгоритм обучения нейронной сети для анализа визуальныхобразов......................................................................................................1084.3.3 Нейросетевая система технического зрения для распознаваниясимвольной маркировки объектов .................................................................111Выводы по главе 4 .....................................................................................115Глава 5.
Экспериментальные исследования МАРС ................................1175.1Аппаратно-программное обеспечение лабораторного стенда дляисследования МАРС на базе LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 ........................1175.1.1 Аппаратно-программноеобеспечениедляпроведениялабораторных работ .........................................................................................1185.1.2 Моделированиезадачгрупповогоуправлениянабазелабораторного стенда ......................................................................................1235.2Состав аппаратно-программного обеспечения МАРС на базероботов KUKA youBot.........................................................................................1255.3Программное обеспечение командного центра ..........................1285.4Программное обеспечение автономного робота.........................1325.5Программное обеспечение системы навигации..........................1375.6ЭкспериментальныеМАРСисследованиянамакетномобразце..........................................................................................................142Выводы по главе 5 .....................................................................................146Заключение ...................................................................................................147Список литературы .....................................................................................151Приложение А...............................................................................................160Приложение Б ...............................................................................................161Приложение В ...............................................................................................162Приложение Г ...............................................................................................1644Список сокращенийБЛА – беспилотный летательный аппаратИСГУ – интеллектуальная система группового управленияИСУ – интеллектуальная система управленияКАПО – координирующее аппаратно-программное обеспечениеМАРС – многоагентная робототехническая системаМАС – многоагентная системаМНСПР – многослойная нейронная сеть прямого распространенияНСИС – нейронная сеть с иерархической связностьюПОАР – программное обеспечение автономного роботаПОКЦ – программное обеспечение командного центраПОСН – программное обеспечение системы навигацииРТС – робототехническая системаСТЗ – система технического зренияч/м – человеко-машинныйЭВМ – электронная вычислительная машина5ВведениеАктуальность темы исследования.
В течение ряда последних лет, какв России, так и за рубежом активно ведутся программы научноисследовательскихиопытно-конструкторскихработпосозданиюавтономных роботов различного назначения, которые должны оснащатьсяинтеллектуальнымибортовымисистемамиуправления,обладатьопережающим уровнем тактико-технических характеристик и обеспечиватьнадежное выполнение необходимых функций не только в дистанционном, нои в автоматическом или полу-автоматическом режимах.Одна из главных перспектив их применения сопряжена с концепциейпостроениямногоагентныхробототехническихсистем(МАРС),предполагающей не только объединение функциональных возможностей иресурсов, но и организацию взаимодействия группы автономных роботов техили иных типов в целях существенного повышения эффективности решениятребуемых задач для широкого круга прикладных областей, включая военноеделоиспециальныеоперации, поисково-спасательные иремонтно-восстановительные работы, промышленное производство и гражданскоестроительство, сельское и коммунальное хозяйство, освоение космическогопространства, глубоководные изыскания, и т.д.Акцентированное внимание, активно проявившееся со сторонымирового научно-технического сообщества на рубеже ХХ – ХХI веков кпроблематике МАРС, обусловлено чисто прагматическими соображениями опреимуществах их практического использования.Специфика организации совместной работы роботов в составемногоагентной системы предъявляет расширенные требования к ихинтеллектуальным, функциональным и коммуникативным возможностям.Анализ этих требований, а также разработка соответствующих моделейи алгоритмов группового управления, формирования и распределения6заданий, планирования поведения, обработки и обобщения разнороднойсенсорной и командной информации представляет значительный интерес длясоздания перспективных образцов как интеллектуальных автономныхроботов, так и многоагентных систем, организуемых на их основе.Степеньразработанноститемыисследования.Исследованиюпроблем и разработке технологий создания МАРС во всем мире придаетсяприоритетное значение, а реальные практические результаты, полученныепрежде всего в США, ряде стран Европы и Японии, носят опережающийхарактер.Результатыпоисковыхнаучно-исследовательскихипроектно-конструкторских работ, ведущихся в США и других развитых странах мирапо созданию МАРС различных типов и назначения, начинают получать своепрактическоевоплощениенетольковформеэкспериментальныхкомпьютерных моделей, но и в виде макетных, а в ряде случаев, и опытныхобразцов, которые успешно проходят тестовые испытания с постепеннымпереходом к стадии внедрения и последующей эксплуатации.Следуетвозможностямотметить,ичтоперспективамвсилуочевидныхдвойногообстоятельствпримененияпомногоагентныхробототехнических систем как в гражданских приложениях, так и воборонной сфере, результаты соответствующих исследований, проводимых вэтой области за рубежом и связанных с описанием принципов построения,алгоритмов управления и обработки информации, носят во многом закрытыйхарактер и не находят отражения в открытых источниках.Фундаментальные и прикладные исследования, ведущиеся в России вНИИ МВС (г.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
