基于改进狼群算法的智能移动机器人路径规划问题的研究

来源 :东华理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gj12345678
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
智能移动机器人的路径规划问题是近年来的研究焦点,路经规划的方法也犹如雨后春笋一般层出不穷。本文详细分析了现有的路径规划方法,发现群体智能算法可以更好地解决移动机器人在复杂危险环境下的路径规划问题,证明了群体智能算法对移动机器人路径规划技术的发展有着重要的影响。狼群算法是群体智能优化算法中被广泛应用的算法之一,具有精确度较高、收敛速度快、更容易实现等特点,并且在实际生产实践问题中已有良好的优化效果,因此本文选择狼群算法优化智能移动机器人的路径规划问题。本文阐述了狼群算法研究背景和研究现状,从算法的原理、算法结构和算法特点三个方面深入细致地研究了狼群算法,并总结出狼群算法普遍存在的不足。另外,通过仿真测验分析了算法中部分参数对狼群算法寻优能力的影响,并依据相关文献归纳参数设置原则。为了改进狼群算法中存在的未成熟收敛、最优解精度偏低、种群更新随机性较大和易滞留在局部最优等不足,本文提出了一种基于遗传算法的混沌狼群算法(Chaos wolf pack algorithm based on genetic algorithm,GA-CWPA)。在GA-CWPA算法中,将狼群算法的固定游走步长改为随迭代增加线性变化的自适应游走步长,在公式中添加的相位因子可以提高探狼游走时的灵活性,更有效率地搜寻解空间;在围攻行为后加入混沌搜索策略,利用基于逻辑自映射函数产生的混沌序列进行混沌搜索,能帮助算法逃离局部最优,提升算法寻优性能和收敛速度;利用遗传算法中交叉操作和变异操作,改进新个体产生的方式,提高种群中新加入的个体的质量,引导狼群向收敛的方向进化。为了验证GA-CWPA算法的性能,本文选用六种标准测试函数进行仿真对比测验,其结果表明:GA-CWPA算法在低维或高维环境下,测试函数是单模态或多模态,它的稳定性、鲁棒性、收敛速度及逃脱局部最优能力都有显著的提升,尤其在高维复杂函数的求解中GA-CWPA算法有明显的优势。说明了混沌搜索策略的引入,使狼群算法具有较好的逃脱局部最优的能力,提高了算法对解空间的开拓率,避免出现未成熟收敛现象;遗传操作引入使狼群算法进行种群更新后能保证种群多样性的同时提高狼群中新产生的人工狼的质量,进而增强了算法的搜寻效率,使算法的收敛速率加快,其中的变异操作还加强了狼群算法的扰动性,进一步提高算法逃脱局部极值的能力。本文将GA-CWPA算法应用于智能移动机器人的路径规划问题,选择栅格法建立一个起点终点已知、障碍物分布情况明确且固定不变的环境模型,通过对比仿真测验得到机器人的移动路径,测验数据表明GA-CWPA算法得到的路径距离更短、路径较为平滑且耗时少,证明GA-CWPA算法在路径规划问题中的有良好的优化性能。
其他文献
电磁铁在自动化生产中被广泛应用,是实现电能—磁能—机械能转化的元器件,尺寸小、操作简单、价格优惠和推动力低是它主要的优点。质量特征是指产品、过程或系统的独特属性,清楚地定义了技术和经济参数,以及所用产品的客观要求。以电磁铁多质量特性为基础进行优化设计是提高电磁铁质量的有效手段之一。本论文在国家自然科学基金面上项目“复杂产品装配过程多态质量数据建模及预测控制方法研究”(项目批准号:71671130)
我国幅员辽阔,境内多山川河流,滑坡地质灾害频繁发生,滑坡灾害不仅严重危及人们的生命财产安全,同时也会对局部生态环境产生严重影响,阻碍社会的经济发展。温州位于东南沿海地区,山地范围广泛,四季温差较大,降雨量充足,这导致了该区域边坡受风化侵蚀作用较为强烈,岩体结构疏松,降雨入渗对温州地区滑坡灾害的影响是显而易见的。对于边坡的稳定性问题,人们普遍研究的对象是均质土边坡,而温州地区二元结构边坡比较常见,对
地质聚合物是由铝硅类受激材料、激发剂及骨料等按一定的配比制备而成的多相复合材料,与普通混凝土材料类似,地质聚合物材料抗拉强度低,而纤维的掺入,能有效的提高其延性。地质聚合物或纤维增强地质聚合物材料在荷载作用下的宏观断裂破坏,实质是由多相材料界面细观损伤演化引起的。因此如何在有限元计算框架中引入界面本构是进行多相材料受力破坏全过程有限元分析的关键。鉴于内聚力模型(CZM)在准脆性材料断裂方面的成功应
软土地基上易发的桥头跳车问题为公路桥梁正常营运带来极为不利的影响。本文以温州深厚软土地区一已建桥梁桥头跳车处治问题为背景,提出了使用下隔板-桩复合基础处治路桥之间差异沉降的新方法,桩板复合基础可以提高地基承载力,减少沉降,而且通过变刚度的桩排布设计,使差异性沉降按照规律协调过渡。本文对依托工程现场下隔板-桩复合基础处治效果进行监测,另通过有限元模拟分析桩板受力特性,以及基于软土蠕变效应的工后长期沉
为解决人口区域性聚集、沿海城市土地资源稀缺等问题,我国沿海地区进行了大量的围垦工程建设,利用沿海丰富的滩涂资源,不断进行可利用土地资源的拓张。一方面,滩涂淤泥桩基由于工作区域靠近外海,除了承受竖向荷载外,也可能承受着波浪荷载、地震荷载等水平荷载;另一方面,滩涂淤泥由于含水量高、高压缩性、地基承载力低等特性,不利于发挥桩基的承载作用,需要对滩涂淤泥采用合适的固结处理后才能进行桩基建设。在以往文献中,
随着我国社会的快速发展、工程技术突飞猛进,大规模的引水工程成为人类解决城市中长期发展水资源分布不合理、供水水源不足、缓解缺水地区供需矛盾的主要方式。引水工程的建设能促进城市经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。然而大型引水工程是对水资源和水环境容量的双重转移,对流域的水环境有着相当复杂的影响。对引水工程的下游河道水环境进行研究分析,可以为工程的设计施工提供参考依据,有利于减少工程建设对水环境的影
低秩矩阵恢复是一种能够自动识别矩阵中受到噪声干扰、破坏的数据,通过求解核范数最优化问题,把受到噪声破坏的矩阵恢复成原始数据矩阵的方法。近年来,低秩矩阵恢复理论在图像去噪、视频修复、人脸识别、信号重建等众多领域得到了广泛的应用。低秩矩阵恢复算法的局限性在于,当待去噪矩阵的原始矩阵是低秩的,并且噪声矩阵满足严格的稀疏性要求时,低秩矩阵恢复算法的去噪效果较好,如果噪声矩阵不满足稀疏性的要求,低秩矩阵恢复
随着城镇化进程的不断加快和城市基础设施建设的发展,城市土地资源短缺的问题逐步显现,工程建设不断向地下发展,以缓解地面土地短缺难题。沉井基础因具有施工场地占用面积小、基坑施工稳定性好、对周围环境扰动小等特点,在盾构隧道进出井筒、地下停车场以及污水处理站等项目中得到广泛应用。沉井下沉施工过程中,井筒结构主要受到侧壁土体摩擦力及底部土体反作用力,并与井筒结构本身自重进行综合力学平衡,从而产生下沉效应,因
近年来,为了应对能源危机、环境污染和气候变暖等问题,电动汽车成为汽车领域的主要发展趋势。电动汽车的动力电池组通常由多个单体电池串联或并联组成,以满足电动汽车的电压、功率和能量要求。但是单体电池会因制造和使用过程的差异而产生不一致性,从而影响电动汽车的续航里程和安全性。因此,本文在电池荷电状态估计的基础上对电池组进行均衡控制来改善电池的不一致性问题。首先,本文分析了不同均衡电路的优缺点,在分布式非耗
为了探索安全填埋场渗滤液的无害化处理及藻类处理渗滤液的可行性,本文针对温州市某安全填埋场渗滤液,选取了小球藻和斜生栅藻两种微藻进行研究,通过研究渗滤液灭菌预处理、渗滤液初始浓度、外加营养物质等条件对污染物去除效果和藻类生长的影响,并利用三维荧光光谱技术结合平行因子分析探索渗滤液处理系统中溶解性有机物(DOM)的变化特性,并通过绝对主成分得分-多元线性回归分析法(APCS-MLR)确定对所有指标因子