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《基于改進果蠅算法的多機器人路徑規(guī)劃》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、學(xué)校代碼10530學(xué)號201510171879分類號TP391密級公開碩士學(xué)位論文基于改進果蠅算法的多機器人路徑規(guī)劃學(xué)位申請人袁盼盼指導(dǎo)教師王冬麗副教授學(xué)院名稱信息工程學(xué)院學(xué)科專業(yè)控制工程研究方向機器視覺二Ο一八年六月六日Multi-robotPathPlanningBasedOnImprovedFruitFlyOptimizationAlgorithmCandidateYuanPanpanSupervisorAssociateProf.WangDongliCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramControlEngineeringS
2、pecializationMachineVisionDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDate2018.06.06摘要機器人路徑規(guī)劃技術(shù)是機器人導(dǎo)航中的一項關(guān)鍵技術(shù)，是機器人執(zhí)行各種任務(wù)的前提和基礎(chǔ)，在制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事等方面都有廣泛的應(yīng)用，研究此項技術(shù)具有重要的理論意義和實際應(yīng)用意義。機器人路徑規(guī)劃問題是指依照特定的評估標準（如時間最少、路徑最短或者工作代價最小等）在具有各種障礙物的運動環(huán)境中尋求一條最優(yōu)的從起始位置到目標位置的安全路徑。這項技術(shù)可以建模為一個優(yōu)化問題。多機器人路徑規(guī)劃問題的一種解決方法是采用
3、路徑規(guī)劃器順次為每個機器人規(guī)劃路徑，且后一機器人在考慮已規(guī)劃的前一機器人的路徑的基礎(chǔ)上規(guī)劃自己的路徑，進而完成所有機器人的路徑規(guī)劃。本文旨在利用果蠅算法解決多機器人的路徑規(guī)劃問題，通過調(diào)研已存在的多機器人路徑規(guī)劃方法、果蠅優(yōu)化算法（fruitflyoptimizationalgorithm,FOA）的思想和原理、單機器人及多機器人的路徑規(guī)劃問題，提出融合均值學(xué)習(xí)和步長變化的果蠅算法和基于改進果蠅算法和三次樣條（improvedfruitflyoptimizationalgorithmandcubicspline，IFOA-CS）的單機器人路徑規(guī)劃方法，并設(shè)計基于單機器人路徑規(guī)劃方法結(jié)
4、合虛擬障礙物法（virtualobstacle,VO）的多機器人全局路徑規(guī)劃方法。主要工作如下：(1)首先對基本果蠅算法進行理論分析和仿真，在基本果蠅算法的基礎(chǔ)上提出融合均值學(xué)習(xí)和步長變化的果蠅算法（AL-SC-FOA）來改善基本算法后期收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)和穩(wěn)定性差的缺點。該算法相較于FOA和其他改進策略做了兩點改進，首先引入一個搜索范圍遞減因子，通過減小步長大小來調(diào)整果蠅的搜索范圍，使得個體的局部優(yōu)化能力增強，提高算法的精度；其次，每次迭代時果蠅群體同時向最優(yōu)個體和群體解的平均值學(xué)習(xí)以避免算法陷入局部最優(yōu)，增加算法的穩(wěn)定性。通過在8個智能算法測試算例上的測試，驗證所提出改進
5、方法性能的優(yōu)越性。(2)針對果蠅算法在解決機器人路徑規(guī)劃問題時存在的易陷入局部最優(yōu)、不穩(wěn)定、收斂速度慢等不足，提出新的改進果蠅算法和三次樣條相融合（IFOA-CS）的路徑規(guī)劃方法，此方法對基本果蠅算法的改進采用1）中步長遞減和向群體解均值學(xué)習(xí)的思想，不同的是在判斷陷入局部最優(yōu)后才向群體解均值學(xué)習(xí)，相當(dāng)于在陷入局部最優(yōu)時給予均值擾動信息，同時，針對路徑規(guī)劃問題，將群體初始化位置范圍縮小。然后把路徑規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為改進果蠅算法優(yōu)化三次樣條控制點的問題以減小問題維度。仿真結(jié)果表明所提出方法具有較快的收斂速度，較好的穩(wěn)定性，較高的精度，一定程度上可避免陷入局部最優(yōu)，所得路徑平滑且更短。(3)保
6、證每個機器人的安全性是多機器人路徑規(guī)劃中的一個重要問題，文中I提出一種結(jié)合IFOA-CS和VO的集中式多機器人路徑規(guī)劃方法，首先通過IFOA-CS規(guī)劃一個機器人的路徑，繼而以組成此機器人路徑的三次樣條插值點為虛擬障礙物中心設(shè)置適當(dāng)大小的圓形障礙物以保證安全性，繼續(xù)規(guī)劃下一個機器人的路徑至所有機器人的路徑規(guī)劃完成。仿真結(jié)果表明所提出的方法可有效解決多機器人路徑規(guī)劃問題。關(guān)鍵詞：多機器人；路徑規(guī)劃；果蠅算法；三次樣條；虛擬障礙物法（VO）IIAbstractRobotpathplanningtechnologyisakeytechnologyinrobotnavigationthatis
7、thepremiseandbasisforrobotstoperformvarioustasks.Ithasawiderangeofapplicationsinmanufacturing,serviceindustry,military,etc.Researchingthistechnologyhasimportanttheoreticalsignificanceandpracticalapplicationsignificance.Robotpathpl
