基于鄰居結(jié)構(gòu)的改進(jìn)元胞遺傳算法及其在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,其作用已經(jīng)越發(fā)顯現(xiàn)于生產(chǎn)制造、服務(wù)、運輸和勘探開發(fā)等各個方面,而機(jī)器人快速、有效的路徑規(guī)劃問題一直是機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點之一,建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型及開發(fā)相適應(yīng)的算法日益為人們所關(guān)注。早前已有不少學(xué)者用遺傳算法求解機(jī)器人路徑規(guī)劃問題,并取得了較好的效果,而元胞遺傳算法不僅繼承了遺傳算法的優(yōu)良品質(zhì),而且使元胞自動機(jī)部分特性得到延伸,正因如此為它解決機(jī)器人路徑規(guī)劃問題提供了可能。
　　目前國內(nèi)對元胞遺傳算法中鄰居結(jié)構(gòu)

2、鮮有研究,而國外的研究也各有所短,本文在研究已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,立足于討論三維空間下自適應(yīng)鄰居結(jié)構(gòu)和雙鄰居結(jié)構(gòu)對單目標(biāo)元胞遺傳算法的性能影響,同時將自適應(yīng)鄰居結(jié)構(gòu)引入到經(jīng)典多目標(biāo)元胞遺傳算法中進(jìn)行算法研究,并最終解決了兩種不同空間下基于不同編碼方式的機(jī)器人路徑規(guī)劃問題。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)從二維到三維空間,從靜態(tài)到動態(tài),對兩種適應(yīng)不同場合的機(jī)器人路徑規(guī)劃模型進(jìn)行逐步深入研究。首先,基于二維已知環(huán)境情況,采用定長實數(shù)編碼方式

3、對機(jī)器人全局路徑進(jìn)行編碼,搜索二維柵格環(huán)境模型下的機(jī)器人最優(yōu)路徑;然后,基于三維未知環(huán)境情況,采用二進(jìn)制編碼方式對機(jī)器人運動行為進(jìn)行編碼,優(yōu)化機(jī)器人追蹤目標(biāo)、避開障礙物的尋優(yōu)路徑。
　　(2)將二維空間拓展到三維空間,研究了自適應(yīng)鄰居結(jié)構(gòu)對單目標(biāo)元胞遺傳算法算法的影響,重點討論了BL和BS策略,并根據(jù)其對算法的影響進(jìn)一步改進(jìn)了經(jīng)典多目標(biāo)元胞遺傳算法,從而將單目標(biāo)研究推廣到多目標(biāo)元胞遺傳算法研究。
　　(3)在三維空間下,研究

4、了雙鄰居結(jié)構(gòu)的對單目標(biāo)元胞遺傳算法的影響,重點分析了競爭鄰居和選擇鄰居對算法收斂性和多樣性方面的影響,并引入擁擠機(jī)制以改善算法性能。
　　(4)根據(jù)機(jī)器人路徑規(guī)劃模型特點,運用合適的改進(jìn)算法,對上述兩類機(jī)器人路徑規(guī)劃問題求解,驗證改進(jìn)算法的有效性。
　　通過對元胞遺傳算法中鄰居結(jié)構(gòu)的研究,鞏固了已有算法理論研究成果,拓展了元胞遺傳算法中空間維數(shù)和鄰居結(jié)構(gòu)的研究,同時采用基于鄰居結(jié)構(gòu)的元胞遺傳算法對機(jī)器人路徑規(guī)劃問題求解,為解