遺傳算法及其在路徑規(guī)劃中的應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-08-16 00:26本頁(yè)面
【正文】 合中不包括起點(diǎn)、終點(diǎn)以及待變異個(gè)體中的節(jié)點(diǎn)）； ④ 從節(jié)點(diǎn)集合中隨機(jī)選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為變異后節(jié)點(diǎn)； ⑤ 檢查待變異節(jié)點(diǎn)之前和之后的節(jié)點(diǎn)是否與變異后節(jié)點(diǎn)直接相連。若直接相連，則用變異后節(jié)點(diǎn)替代待變異節(jié)點(diǎn)完成變異過(guò)程；否則，放棄此次操作，回到第④步，直至將節(jié)點(diǎn)集合中的所有節(jié)點(diǎn)全部選遍。 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 36 現(xiàn)結(jié)合仿真地圖舉例說(shuō)明變異操作的具體實(shí)現(xiàn)方法。 ① 選擇待變異個(gè)體為 A、 C、 E、 I、 L、 O、 P； ⑤ 經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn) C和 B不直接相連，所以取消此次變異操作；接著選取 F作為變異后節(jié)點(diǎn)，檢查發(fā)現(xiàn) C和 F、 F和 I直接相連，故可進(jìn)行此次變異操作，變異后的新個(gè)體為 ② 隨機(jī)選取 E作為待變異節(jié)點(diǎn)； ③ 與 E直接相連的節(jié)點(diǎn)集合為 {B、 F、 H}； ④ 隨機(jī)選取 B作為變異后節(jié)點(diǎn)； A、 C、 F、 I、 L、 O、 P 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 37 P L O F C B H I A E 圖 9 變異操作示意圖 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 38 （ 7）刪除操作 刪除操作的具體步驟如下： ① 隨機(jī)選擇一個(gè)個(gè)體； ② 檢查該個(gè)體中任意兩個(gè)不相鄰節(jié)點(diǎn)（包括起點(diǎn)和終點(diǎn)）之間是否直接相連。如果直接相連，則刪除兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的所有節(jié)點(diǎn)，結(jié)束此次刪除操作；否則，取消本次刪除操作。 下面也結(jié)合仿真地圖舉例說(shuō)明刪除操作的具體實(shí)現(xiàn)方法。 ① 設(shè)隨機(jī)選擇的個(gè)體為 A、 C、 E、 F、 I、 L、 O、 P； ② 檢查發(fā)現(xiàn) E、 I直接相連，則刪除兩者之間的節(jié)點(diǎn) F，從而得到新個(gè)體 A、 C、 E、 I、 L、 O、 P 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 39 P L O F C I A E 圖 10 刪除操作示意圖 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 40 （ 8）仿真結(jié)果 ① 初始種群 A、 B、 D、 H、 E、 I、 F、 J、 M、 O、 P 10 A、 C、 F、 I、 M、 O、 P 9 A、 B、 E、 I、 L、 N、 P 8 A、 B、 E、 I、 L、 O、 P 7 A、 C、 E、 H、 K、 N、 P 6 A、 C、 F、 J、 M、 I、 E、 H、 L、 N、 P 5 A、 C、 F、 I、 L、 O、 P 4 A、 C、 E、 I、 L、 N、 P 3 A、 B、 D、 H、 L、 O、 P 2 A、 B、 D、 G、 K、 N、 P 1 距離 個(gè)體 標(biāo)號(hào) 表 6 初始種群及其距離 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 41 ② 基于距離最短原則的優(yōu)化結(jié)果 A、 C、 F、 I、 L、 N、 P 10 A、 C、 E、 H、 L、 O、 P 9 A、 B、 E、 I、 L、 N、 P 8 A、 B、 E、 H、 L、 N、 P 7 A、 C、 E、 H、 L、 N、 P 6 A、 C、 F、 J、 M、 O、 P 5 A、 B、 D、 H、 L、 N、 P 4 A、 B、 E、 I、 M、 O、 P 3 A、 B、 E、 H、 L、 O、 P 2 A、 B、 E、 H、 K、 N、 P 1 距離 個(gè)體 標(biāo)號(hào) 表 7 基于距離最短原則的優(yōu)化結(jié)果 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 42 ③ 基于時(shí)間最短原則的優(yōu)化結(jié)果 A、 B、 E、 I、 L、 O、 P 10 A、 B、 D、 H、 L、 O、 P 9 A、 B、 F、 E、 I、 L、 O、 P 8 A、 B、 D、 H、 K、 N、 P 7 A、 C、 E、 H、 L、 O、 P 6 A、 B、 D、 H、 L、 N、 P 5 A、 B、 E、 I、 L、 N、 P 4 A、 C、 F、 I、 L、 O、 P 3 A、 B、 E、 H、 L、 O、 P 2 A、 B、 E、 H、 K、 N、 P 1 時(shí)間 個(gè)體 標(biāo)號(hào) 表 8 基于時(shí)間最短原則的優(yōu)化結(jié)果 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 43 3 遺傳算法的應(yīng)用實(shí)例 —— 移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃算法的設(shè)計(jì) 問(wèn)題簡(jiǎn)介 所謂移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃，就是在規(guī)劃空間中找到一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)，滿足某一性能指標(biāo)（如距離最短、時(shí)間最短、能量消耗最小、轉(zhuǎn)彎次數(shù)最少等）且和障礙物無(wú)碰的路徑。 根據(jù)規(guī)劃空間中的障礙物信息是否全部已知，移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃可以分為 全局（離線）規(guī)劃 和 局部（在線）規(guī)劃 兩種情況；按照規(guī)劃空間中障礙物的運(yùn)動(dòng)形式不同，移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃又可以分為 靜態(tài)規(guī)劃 和 動(dòng)態(tài)規(guī)劃 兩種情形。 圖 11所示為一種簡(jiǎn)單的靜態(tài)規(guī)劃環(huán)境，圖 12為一種 簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)規(guī)劃環(huán)境。實(shí)際規(guī)劃問(wèn)題經(jīng)常是動(dòng)、靜態(tài)障礙物并存。 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 44 圖 11 移動(dòng)機(jī)器人靜態(tài)仿真環(huán)境 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 45 圖 12 移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)態(tài)仿真環(huán)境 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 46 圖 13 移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)、靜態(tài)混合環(huán)境下的路徑規(guī)劃 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 47 圖 14 動(dòng)、靜混合環(huán)境移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)角和速度 2022年 8月 29日 12時(shí) 13分 北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院控制科學(xué)與工程系 48 4 其它群智能優(yōu)化理論的路徑規(guī)劃算法 （ 1）粒子群算法 （ 2）蟻群算法 （ 3）魚群算法 （ 4）蜂群算法 （ 5） …… 單一算法簡(jiǎn)介 算法之間的結(jié)合 （ 1）算法的切換 （ 2）算法的融合
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