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多虚拟同步发电机并联系统控制参数对稳定性的影响分析

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电力系统自动化 2020年第15期44卷 77-100页

作者：涂春鸣谢伟杰肖凡兰征国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082 湖南工业大学电气与信息工程学院湖南省株洲市412007

虚拟同步发电机(VSG)技术作为支撑新能源消纳的新技术,其单机运行相关问题得到了广泛探讨,但目前鲜有文献从系统层面出发来综合分析多VSG并联系统的运行特性。基于此,文中通过建立多VSG并联系统全阶模型,明晰考虑系统延时下控制参数对VS... 详细信息

虚拟同步发电机(VSG)技术作为支撑新能源消纳的新技术,其单机运行相关问题得到了广泛探讨,但目前鲜有文献从系统层面出发来综合分析多VSG并联系统的运行特性。基于此,文中通过建立多VSG并联系统全阶模型,明晰考虑系统延时下控制参数对VSG运行特性的作用规律。首先,简析VSG的运行原理及其并联方式,指出在综合建模时需考虑线路和负载参数。然后,对VSG单机模型进行延时修正,基于此建立多VSG并联系统的全阶小信号状态空间模型。接着,采用参与度分析法,甄别不同控制参数与高、低频稳定性之间的对应关系,并通过特征值轨迹分析各参数对系统高、低频稳定性的影响趋势及阈值。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。

关键词：虚拟同步发电机多机并联运行控制延时高频稳定性低频稳定性

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控制延时对虚拟同步机全局稳定性的影响分析

电网技术 2020年第8期44卷 3021-3028页

作者：涂春鸣谢伟杰肖凡兰征周达国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082 湖南工业大学电气与信息工程学院湖南省株洲市412007 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏省南京市211113

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术可使并网逆变器模拟传统同步发电机运行,应用前景广阔。VSG控制依托数字控制技术实现,存在数字控制固有的控制延时问题,制约系统的响应特性和控制精度,影响系统的稳定性。现有研... 详细信息

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术可使并网逆变器模拟传统同步发电机运行,应用前景广阔。VSG控制依托数字控制技术实现,存在数字控制固有的控制延时问题,制约系统的响应特性和控制精度,影响系统的稳定性。现有研究多局限于分析数字控制延时对控制系统局部稳定性的影响,鲜有文献涉及延时对系统全局稳定性的影响。研究了一种基于状态空间建模和灵敏度分析的逆变器延时稳定性分析方法。首先,建立基于VSG控制的逆变器全阶状态空间模型,包括数字控制延时、内部电压电流控制环、基于VSG控制的功率外环以及物理环节;然后,借助特征值和灵敏度分析,评估控制延时对系统全局稳定性的影响。在此基础上,给出使系统稳定的临界延时时间。仿真和实验结果验证了文中理论分析的正确性,文中所述方法可以为逆变系统参数设计提供理论参考依据。

关键词：数字控制延时状态空间虚拟同步机全局稳定性

16层螺旋CT冠状动脉自动追踪扫描成像最佳时相的探讨及临床诊断价值

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16层螺旋CT冠状动脉自动追踪扫描成像最佳时相的探讨及临床诊断价...

作者：谢伟杰广州医学院

学位级别：硕士

目的: 1.探讨自动追踪技术(bolus tracking)在16层螺旋CT冠状动脉成像(coronary Computed tomography angiography , CCTA)中的最佳重建时相。 2.回顾性分析16层螺旋CT(16-slice spirals computed tomography,16SCT)冠状动脉成像与选择性冠状动脉造影(Coronary conventional angiography, CAG)的对照,评价螺旋CT诊断冠状动脉狭窄程度大于50%的敏感性、特异性及阴、阳性预测值。材料与方法 1探讨CCTA的最佳重建时相 1.1回顾性研究,研究对象选自2006年5月至2008年5月在广州市第一人民医院心血管科拟诊冠心病的患者42例,其中男28例,女14例;年龄在278岁之间,平均年龄58.5岁。42例患者均应用16层螺旋CT bolus tracking技术进行冠状动脉成像及CAG检查。所有入选患者均无造影剂过敏史,无永久性心脏起搏器安置或人工心脏瓣膜置换,无严重心肺及肝肾功能不全,可屏气20秒。基础心律为窦性心律,心律齐。心率大于75次/分的患者行冠状动脉CT检查前口服倍他乐克250mg, 30分钟后心率控制在75次/分以内后再行16SCT检查。 1.2所有患者均采用日本东芝公司(TOSHIBA)生产的Aqulion16层螺旋CT机,采用自动追踪回顾性心电门控技术,对冠状动脉进行扫描。扫描参数:探测器0.5×16排,螺距4.3,管电压135 kV,管电流300mAs,0.4 s螺旋扫描,采集矩阵512×512。获得心脏原始数据传送至Vitrea 2图像工作站进行重建。重建层厚1 mm,重建间隔0.8 mm,重建函数值10,将增强扫描数据按心动周期30%0%R-R间期(间隔10%)进行心电相位窗上重建,在7个相位上对左前降支(left anterior descending,LAD)、左回旋支(left circum-flex, LCX)和右冠状动脉(right coronary artery,RCA)进行二维曲面重建、多平面重建和容积再现重建,并进行图像质量评价。按冠状动脉分级评分方:(1)无运动伪影者为5分。(2)有轻度伪影者为4分(3)中度伪影者为3分。(4)重度伪影者为2分。(5)无法诊断者为1分。每个病例均由2位主治以上医师分别进行图像质量评价并记录每个时相上显示可评价血管数。 1.3统计学方法:统计学处理应用SPSS11.5软件,用行×列的χ2检验,比较不同重建时相间可评价冠状动脉数是否有显著差异;若有显著差异,并两两比较。 2、与CAG对照评价螺旋CT诊断冠状动脉狭窄度 2.1所有患者同时行CAG检查CAG在广州医学院附属市第一人民医院心导管室进行,应用西门子公司的ANGIOSTARPLUS数字减影血管造影(DSA)机,采用Seldinger法冠状动脉造影。参考美国心脏学会的冠状动脉分段方法,以节段为单位进行影像学评价。根据冠状动脉狭窄程度(血管直径缩短率),将冠状动脉分为:①正常;②轻度狭窄(管径狭窄<50%);③中重度狭窄(管径狭窄≥50%)。结果评定由一组有经验的影像医师完成,以冠状动脉造影结果为标准, 2.2统计学方法:评价16层螺旋CT诊断冠状动脉狭窄程度大于50%的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。用SPSS11.5软件,对两种检查方法进行配对卡方检验,比较是否有显著差异。结果 1.左前降支、左回旋支及右冠状动脉在心动周期30%0%R-R间期(间隔10%)之间显示可评价冠状动脉血管数有显著性差异(P<0.05)。 2.重建图像右冠状动脉在70%,80%R-R间期显示最佳,左回旋支在70%,40%,80%R-R间期显示最佳,左前降支在70%,80%R-R间期显示最佳。。 3.42例患者中31例有斑块形成,共有52个节段;其中10个节段软斑形成,9个节段为混合斑块,33个节段为硬斑。 4.以CAG结果为标准,16层螺旋CT诊断冠状动脉狭窄程度大于50%的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为81.0%、95.7%、77.0%、96.7%。结论 1.选择最佳时相进行图像重建可以最大限度减轻心脏运动伪影,提高图像质量。 2.熟悉16SCT冠状动脉成像最佳时相选择,可以节约诊断时间,提高诊断速度。 3.作为一种非损伤性检查,16层螺旋CT能够明确冠状动脉粥样斑块的性质,便于临床治疗。 4.16层螺旋CT诊断冠状动脉狭窄程度大于50%的敏感度、特异度较高;对冠状动脉狭窄有较高的诊断价值,可作为冠心病筛查的手段。

关键词：冠状血管造影术体层摄影术 X线计算机重建时相

变化条件下湖泊流域洪水模拟研究——以南四湖流域为例

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变化条件下湖泊流域洪水模拟研究——以南四湖流域为例

作者：谢伟杰福州大学

学位级别：硕士

科学模拟湖泊洪水的形成与演进过程,是湖泊流域规划建设与实时管理的基础性工作。南四湖流域面积3.17万km2,水面面积1266km2,为中国北方最大的淡水湖泊;由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖四个湖泊串联而成,湖泊狭长,地形复杂,入流众多(5... 详细信息

科学模拟湖泊洪水的形成与演进过程,是湖泊流域规划建设与实时管理的基础性工作。南四湖流域面积3.17万km2,水面面积1266km2,为中国北方最大的淡水湖泊;由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖四个湖泊串联而成,湖泊狭长,地形复杂,入流众多(53条),洪水易涨难消,区域洪涝灾害频发。受气候变化和人类活动双重胁迫,极端水文灾害事件越发频繁,改变了湖泊流域洪灾格局和成灾机理。考虑外部环境的复杂变化,建立兼顾精度和效率的湖泊流域洪水整体模拟模型,揭示湖泊流域洪水形成整体行为与演变过程,是当前南四湖流域防洪除涝规划中亟待解决的关键科技问题。在前人研究基础上,论文提出基于四阶龙格库塔法的南四湖“三湖两河”洪水演算模型,并与基于ArcSWAT的入湖子流域分布式水文模型耦合,建立南四湖流域洪水整体模拟模型;基于所建立的模型,分析相关工程建设变化对湖泊高水位的影响,以及土地利用变化的湖泊流域洪水响应;最后提出南四湖规划建设和洪水管理若干建议。论文主要的成果如下:(1)建立了南四湖“三湖两河”洪水演算数值模型。基于20世纪60年代提出的用“三湖”和“两河”来概化模拟南四湖洪水的理念与“三湖两河”半图解法洪水演算模型,采用四阶龙格库塔法,代替半图解法,改进了“三湖两河”洪水演算模型。对比分析表明,论文所建立的基于四阶龙格库塔法的南四湖“三湖两河”洪水演算模型在计算精度、效率和灵活性方面均优于传统半图解法。(2)工程建设变化对南四湖高水位的影响研究。基于南四湖“三湖两河”洪水演算数值模型计算成果,分析了滨湖地区排水模数及韩庄闸水位～流量关系变动等工程建设变化对湖泊高水位的影响,据此,提出南四湖洪涝治理的一些建议。(3)建立基于ArcSWAT的入湖子流域分布式水文模型。选取泗河流域和洙赵新河流域分别作为湖东和湖西典型小流域进行分析,验证结果表明,两者均能满足流域径流模拟的精度要求;校准验证后的典型小流域模型参数推广至南四湖其它小流域,建立南四湖所有入湖子流域分布式水文模型。(4)耦合南四湖“三湖两河”洪水演算数值模型与入湖子流域分布式水文模型,建立了南四湖流域洪水整体模拟模型,应用模型计算成果,分析流域土地利用变化对南四湖流域洪水过程及湖泊高水位的影响,提出了“控制城市化程度、退耕还林以湖东为主”等南四湖流域洪水管理的若干建议。

关键词：洪水模拟四阶龙格库塔法土地利用变化分布式水文模型南四湖流域

效率与公平视域下广东农村群体性事件问题研究

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效率与公平视域下广东农村群体性事件问题研究

作者：谢伟杰仲恺农业工程学院

学位级别：硕士

随着改革开放的进一步推进，经济快速发展，当前社会已进入转型阶段，社会思潮和价值观念呈现多元化，各种利益格局也发生着新的变化，新的问题、新的矛盾不断出现且呈现逐渐增多的趋势，各种社会矛盾和利益诉求受到社会管理机制体制不... 详细信息

随着改革开放的进一步推进，经济快速发展，当前社会已进入转型阶段，社会思潮和价值观念呈现多元化，各种利益格局也发生着新的变化，新的问题、新的矛盾不断出现且呈现逐渐增多的趋势，各种社会矛盾和利益诉求受到社会管理机制体制不完善等客观条件所限制，没有通过有效渠道及时解决，由此而引发了群体性事件。当前我国发生的群体性事件，绝大多数都是对权利和权益的诉求，属于人民内部矛盾，但群体性事件对经济健康发展和社会和谐稳定造成严重的负面影响，甚至对安定有序的政治秩序造成冲击。剖析农村群体性事件的发生诱因须从多方面入手，经济方面，当前靠传统农业种植维持家庭经济收入微薄，农民负担重，压力大;政治方面，基层民主自治不规范，在村“两委”（村委与支委）、经济联社等组织的民主选举过程中存在贿选、舞弊等行为、干群关系紧张;其他方面，包括宗族派系利益矛盾，宗教信仰冲突，历史遗留的包括宅基地、山地、林地等权属纠纷问题，环境污染问题，征地拆迁问题等。基层政府往往在面对这些棘手问题处理问题方法不当、执法管理行为方式简单，部分地区在处理诸如社会治安、民间纠纷、行政执法等问题上方法方式不当而带来的负面影响，都易成为群体性事件发生的导火索。当前，我国正努力朝着全面建成小康社会的目标奋斗，必须正确把握和处理好改革、发展及稳定三者之间的关系，努力构建和谐稳定的社会政治局面。没有农村的稳定就没有全国的稳定，研究农村群体性事件，是维护农村社会稳定的需要，新形势下，我国群体性事件发生的次数和参与人数均呈上升趋势，广东作为发展中国特色社会主义的排头兵，深化改革开放的先行地，探索科学发展的实验区，如何正确面对和处置群体性事件已成为摆在眼前急需解决的重点、难点问题。本文在广东农村群体性事件定量资料的基础上，另辟蹊径，主要从“效率与公平”的视角出发，综合分析农村群体性事件的现状问题，对如何坚持“效率与公平”价值导向，妥善治理农村群体性事件供探究性的对策建议。

关键词：效率公平广东农村群体性事件治理

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白天鹅酒店集团发展战略研究

白天鹅酒店集团发展战略研究

作者：谢伟杰华南理工大学

学位级别：硕士

白天鹅酒店集团的前身是白天鹅宾馆。白天鹅宾馆自1983年2月6日开业至今,经过27载的风雨洗礼,在国内外树立起了响亮的品牌,取得了引人注目的经济效益和社会效益。然而,进入2005年以来,随着国际五星级酒店品牌大规模抢滩广州并集中2010... 详细信息

白天鹅酒店集团的前身是白天鹅宾馆。白天鹅宾馆自1983年2月6日开业至今,经过27载的风雨洗礼,在国内外树立起了响亮的品牌,取得了引人注目的经济效益和社会效益。然而,进入2005年以来,随着国际五星级酒店品牌大规模抢滩广州并集中2010亚运前开业,同时由于自身设备设施老化,旧商业模式无法满足企业和市场的发展需求,白天鹅宾馆的发展遇到了重大挑战,亟需调整发展战略,用新的商业模式和扩张方法去实现新的跨越,迈向酒店专业化、集团化、品牌化、连锁化的发展之路。本文通过回顾白天鹅酒店集团的发展历史沿革,审视二十多年来积累的高贵经验,分析国际和中国酒店集团发展状况和趋势,并深入剖析白天鹅酒店集团的发展现状和存在问题,并最后提出适合白天鹅实际的发展战略,帮助“白天鹅”走出困局,走上具有专业特色的国际酒店品牌发展之路,同时也为中国酒店民族品牌走上集团化发展道路提供可借鉴的一些经验。

关键词：白天鹅品牌策略发展战略

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无线胶囊内镜智能阅片算法研究

无线胶囊内镜智能阅片算法研究

作者：谢伟杰南方医科大学

学位级别：硕士

无线胶囊内镜(Wireless Capsule Endoscopy,WCE)是一种安全、便捷、舒适的新型消化道健康检查手段,通过微型摄像头记录图像并无线传输至显示屏,可由医生进行诊断并出具诊断报告。然而,由于人体胃部空间较大,WCE有可能漏检胃部中的某一... 详细信息

无线胶囊内镜(Wireless Capsule Endoscopy,WCE)是一种安全、便捷、舒适的新型消化道健康检查手段,通过微型摄像头记录图像并无线传输至显示屏,可由医生进行诊断并出具诊断报告。然而,由于人体胃部空间较大,WCE有可能漏检胃部中的某一些部位。此外,胶囊内镜视频存在大量低质量图像、冗余图像和没有诊断价值的正常图像,加重了医生的阅片负担,导致检查成本提高。为了辅助医生提高检查完整性和诊断效率,本文采用了基于时空信息的多标签分类网络来进行胃部部位识别,用于辅助医生完成检查和检查质量评估。提出了一个细粒度病灶检测网络,可以同时检测多种消化道疾病,为医生提供病灶提示。此外,本文还采用关键帧提取技术,通过求解优化模型得到视频关键帧,帮助医生快速浏览整个检查视频。本文的研究工作如下:(1)针对WCE检查难以覆盖整个胃部的问题,本文提出了一种基于时空Transformer的胃部部位多标签分类网络。该分类网络应用无监督预训练技术在大规模无标注WCE视频数据集上进行表示学习,并通过在胃部部位识别标注数据集上的微调,显著提升了分类性能。经过微调后,分类网络在微平均、宏平均和样本级别的F1值分别达到了 0.827、0.820和0.859,远高于基准模型。这些结果表明,所提出的分类网络能够有效提升WCE胃部部位的分类性能。(2)针对微小病灶检出率低的问题,本文提出了一种细粒度病灶自动检测网络。为了提升小目标病灶和罕见病灶的检测性能,本文采用了多尺度Transformer主干和无锚框检测头。这些技术能够提取多尺度全局信息、增加正样本比例,并应用无监督预训练进一步提升检测性能。在病灶检测数据集上,该检测网络的11个类别mAP50为0.600,比已有方法提升了 0.178。这表明我们的方法在细粒度病灶检测任务中具有显著的优势。(3)针对医生阅片工作量大的问题,本文提出了帧重要性辅助的稀疏子集选择(Frame Importance-Assisted Sparse Subset Selection,FIAS3)方法,用于提取视频中具有代表性、含有病灶或解剖标志等诊断信息的关键帧。FIAS3同时受到稀疏性、帧相似性抑制和帧重要性等三种约束,其优化结果能够用于提取视频关键帧,以帮助医生快速浏览检查视频。为验证本章方法的有效性,本文在公开数据集和私有数据集上评估了关键帧对病灶和解剖标志的覆盖率(Coverage)以及对视频的重建误差(Video reconstruction error,VRE)。在90%的压缩率下,覆盖率和VRE分别为92%和0.143,与已有方法相比,分别至少提升了 16.9%和0.031。这些结果表明,在同样的压缩率下,FIAS3提取的关键帧质量优于已有方法。

关键词：无线胶囊内镜胃部部位识别 Transformer 病灶检测关键帧提取

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虚拟同步机状态空间建模及稳定性分析

虚拟同步机状态空间建模及稳定性分析

作者：谢伟杰湖南大学

学位级别：硕士

随着可再生能源发电的日益普及,新型分布式发电模式正逐步替代传统集中发电模式,光伏、风电等分布式电源通过电力电子装置大量并网,推动了电力电子化电力系统的发展。然而,分布式能源并网存在低惯量、弱阻尼的问题。实现分布式电源和电... 详细信息

随着可再生能源发电的日益普及,新型分布式发电模式正逐步替代传统集中发电模式,光伏、风电等分布式电源通过电力电子装置大量并网,推动了电力电子化电力系统的发展。然而,分布式能源并网存在低惯量、弱阻尼的问题。实现分布式电源和电网的友好交互,是全球能源互联网进程中的重要课题。为解决电力电子化电力系统惯性和阻尼不足的问题,虚拟同步机控制策略备受关注。VSG可以支撑电网频率和电压、维持系统功率平衡,便于借鉴传统同步发电机的控制策略、分析方法和运行经验,有助于分布式电源的友好接入。VSG模拟了传统同步发电机的外特性,但VSG与传统同步发电机并不能完全等价,因此,研究VSG的数学模型、动态性能及其优化具有重要的工程意义。为得出VSG的控制结构,本文首先研究了传统同步机的频率调节和电压调节机理,分析了其调速器和励磁器的运行原理。基于此,介绍了两种电力电子系统模拟同步发电机的实现方案,即下垂控制策略和VSG控制策略。最后,详细推导了实现VSG的具体方案,建立了VSG和传统同步机之间的等效关系。本文引入了一种基于状态空间的小信号建模方法,建立了基于VSG控制的逆变器的全阶小信号状态空间模型,并基于某三机VSG并联系统验证了所述建模方法的正确性。VSG控制策略依托数字控制技术实现,存在着数字控制固有的延时问题。本文论述分析了控制延时的成因,进而将延时环节引入VSG小信号状态空间建模,形成延时修正模型。基于此,结合特征值轨迹和参数灵敏度,分析了系统多个参数对稳定性产生的影响。最后,为减缓控制延时对系统产生的影响,将无差拍思想引入VSG控制策略,形成了带有无差拍功率预测控制的虚拟同步机策略。该策略基于当前采样时刻的系统状态,对下一采样时刻的系统输出功率进行预测,进而基于预测功率对系统进行控制。仿真验证了该策略的可行性。

关键词：虚拟同步机状态空间稳定性控制延时

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基于蜂拥算法的无人艇集群编队研究

基于蜂拥算法的无人艇集群编队研究

作者：谢伟杰哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

无人艇集群编队是由多个无人艇组成的系统,系统中的无人艇进行信息交流,相互协调完成指定的任务,有着长时间作业,低成本,效率高,冗余性好的优点,可以完成海上巡逻,搜救,监视等任务,在民用和军用都有极高的使用价值。为此,本文研究了基... 详细信息

无人艇集群编队是由多个无人艇组成的系统,系统中的无人艇进行信息交流,相互协调完成指定的任务,有着长时间作业,低成本,效率高,冗余性好的优点,可以完成海上巡逻,搜救,监视等任务,在民用和军用都有极高的使用价值。为此,本文研究了基于蜂拥算法的无人艇集群编队问题,具体内容如下:1.考虑到基于质点模型的蜂拥算法直接应用到欠驱动无人艇模型的困难性,提出一种基于目标跟踪的蜂拥算法转化策略,并基于反步滑模法设计了目标跟踪控制器,能够有效地将蜂拥算法间接地应用到无人艇集群编队中。首先,在每艘无人艇附近生成与之对应的智能体,智能体在蜂拥控制输入的作用下开始向蜂拥编队收敛,通过无人艇和智能体的状态信息,得到期望的无人艇的纵向速度和艏向角;然后,针对海上存在风浪等环境干扰,引入了扰动观测器对风浪干扰进行补偿;最后,结合反步滑模法设计了无人艇的纵向速度和艏向控制器,实现各无人艇对与之对应的智能体的跟踪,通过李雅普诺夫稳定性定理证明闭环系统是有界的,理论上证明了无人艇能够跟踪到智能体,并通过仿真实验验证了算法的有效性。2.研究出一种基于变速虚拟领导者的多智能体蜂拥算法。首先为了解决Reynolds蜂拥模型可能出现的蜂拥破裂问题,引入了Olfati-Saber蜂拥模型作为本文的研究基础;其次,考虑到在Olfati-Saber蜂拥算法中当虚拟领导者以变速度运动时,蜂拥群体收敛的速度小于虚拟领导者的速度,对此设计了一种新的智能体控制输入形式使蜂拥群体能够收敛到虚拟领导者的速度;最后,通过仿真验证了在恒定速度和变速度虚拟领导者引导下的多智能体蜂拥算法的有效性,并结合目标跟踪转化策略成功应用到无人艇集群编队中。3.考虑自然界中多蜂拥行为和无人艇实际海洋作业中存在具有多目标跟踪的情况,研究了一种基于多蜂拥算法的无人艇集群编队方法。首先,将智能体群体分层为虚拟领导层-信息层-普通层;然后,为了减小无人艇间交换状态信息的通讯成本,采用牵制思想对信息层智能体进行选取,为了加快多蜂拥算法收敛速度,采用局部自适应思想对普通层智能体跟踪目标进行选取;最后,通过仿真验证了本文牵制-局部自适应策略在智能体多蜂拥算法下的优越性,并结合目标跟踪转化策略成功应用到无人艇集群编队中。

关键词：无人艇蜂拥算法目标跟踪多蜂拥算法集群编队