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⛄ 内容介绍

路径规划是机器人领域中的一个重要问题,它涉及到如何为机器人选择一条最优路径,以便它能够在给定的环境中高效地完成任务。在过去的几十年里,许多路径规划算法被提出,其中一种被称为孔雀优化算法(Peacock Optimization Algorithm,POA)。

孔雀优化算法是一种基于自然界中孔雀行为的启发式算法。孔雀是一种美丽而神秘的鸟类,它们以其独特的展示行为而闻名。这种行为包括扇动尾羽、摇摆身体和发出特殊的叫声。这些行为被认为是孔雀用来吸引异性的方式,因此它们被视为一种优化行为。

在孔雀优化算法中,借鉴了孔雀展示行为的特点,将其应用于路径规划问题。算法的基本思想是通过模拟孔雀的展示行为来搜索最优路径。具体而言,算法将机器人的起点和终点作为孔雀的起点和终点,并将机器人的行进路径视为孔雀的展示路径。算法通过调整路径上的节点位置来优化路径,以使机器人能够尽快到达目标位置。

孔雀优化算法的核心是一个优化函数,它根据路径的长度和机器人的行进速度来评估路径的优劣。算法通过迭代优化函数来搜索最优路径,直到找到满足约束条件的最优解。这种迭代过程类似于孔雀不断改变展示行为以吸引异性的过程。

与其他路径规划算法相比,孔雀优化算法具有几个优点。首先,它是一种启发式算法,能够在复杂的环境中找到较优解。其次,算法的搜索过程是并行的,可以同时考虑多个可能的路径,从而提高了搜索效率。此外,孔雀优化算法还具有较好的鲁棒性和适应性,能够适应不同类型的环境和任务需求。

然而,孔雀优化算法也存在一些局限性。首先,算法的性能高度依赖于参数的选择,不同的参数设置可能导致不同的结果。其次,算法对路径的搜索范围有一定的限制,可能无法找到全局最优解。此外,算法的收敛速度较慢,需要较长的时间来找到最优解。

尽管存在一些局限性,孔雀优化算法在机器人路径规划领域仍然具有广泛的应用前景。通过进一步的研究和改进,可以提高算法的性能和鲁棒性,使其能够更好地适应不同的应用场景。同时,结合其他路径规划算法和技术,可以进一步提高路径规划的效果和精度。

总之,路径规划是机器人领域中的一个重要问题,孔雀优化算法作为一种新兴的路径规划算法,具有较好的搜索效率和适应性。尽管存在一些局限性,但通过进一步的研究和改进,相信孔雀优化算法将在机器人路径规划领域发挥重要作用。

室内环境栅格法建模步骤

1.栅格粒大小的选取

栅格的大小是个关键因素,栅格选的小,环境分辨率较大,环境信息存储量大,决策速度慢。

栅格选的大,环境分辨率较小,环境信息存储量小,决策速度快,但在密集障碍物环境中发现路径的能力较弱。

2.障碍物栅格确定

当机器人新进入一个环境时,它是不知道室内障碍物信息的,这就需要机器人能够遍历整个环境,检测障碍物的位置,并根据障碍物位置找到对应栅格地图中的序号值,并对相应的栅格值进行修改。自由栅格为不包含障碍物的栅格赋值为0,障碍物栅格为包含障碍物的栅格赋值为1.

3.未知环境的栅格地图的建立

通常把终点设置为一个不能到达的点,比如(-1,-1),同时机器人在寻路过程中遵循“下右上左”的原则,即机器人先向下行走,当机器人前方遇到障碍物时,机器人转向右走,遵循这样的规则,机器人最终可以搜索出所有的可行路径,并且机器人最终将返回起始点。

备注:在栅格地图上,有这么一条原则,障碍物的大小永远等于n个栅格的大小,不会出现半个栅格这样的情况。

目标函数设定

路径规划算法:基于孔雀优化的机器人路径规划算法- 附matlab代码_无人机



⛄ 部分代码

function drawPath(path,G,flag)
%%%%
xGrid=size(G,2);
drawShanGe(G,flag)
hold on
set(gca,'XtickLabel','')
set(gca,'YtickLabel','')
L=size(path,1);
Sx=path(1,1)-0.5;
Sy=path(1,2)-0.5;
plot(Sx,Sy,'ro','MarkerSize',5,'LineWidth',5);   % 起点
for i=1:L-1
    plot([path(i,2) path(i+1,2)]-0.5,[path(i,1) path(i+1,1)]-0.5,'k-','LineWidth',1.5,'markersize',10)
    hold on
end

Ex=path(end,1)-0.5;
Ey=path(end,2)-0.5;

plot(Ex,Ey,'gs','MarkerSize',5,'LineWidth',5);   % 终点

⛄ 运行结果

路径规划算法:基于孔雀优化的机器人路径规划算法- 附matlab代码_无人机_02

路径规划算法:基于孔雀优化的机器人路径规划算法- 附matlab代码_栅格_03

⛄ 参考文献

[1] 张毅,刘杰.一种基于优化混合蚁群算法的机器人路径规划算法:CN201711121774.X[P].CN107917711A[2023-07-10].

[2] 吴宪祥,郭宝龙,王娟.基于粒子群三次样条优化的移动机器人路径规划算法[J].机器人, 2009, 31(6):5.DOI:10.3321/j.issn:1002-0446.2009.06.013.

[3] 崔鼎,郝南海,郭阳宽.基于RRT*改进的路径规划算法[J].机床与液压, 2020(9).

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1 各类智能优化算法改进及应用

生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

2.图像处理方面

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3 路径规划方面

旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配

5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合