克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法研究及應(yīng)用.pdf

1、由生物免疫系統(tǒng)啟發(fā)的人工免疫系統(tǒng)(ArtificialImmuneSystem，AIS)是繼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進化計算和模糊系統(tǒng)之后人工智能領(lǐng)域又一個重要的研究方向，是模仿自然免疫系統(tǒng)功能的一種智能方法。本論文以人工免疫系統(tǒng)為研究背景，比較前人提出的免疫網(wǎng)絡(luò)模型和免疫算法的優(yōu)缺點，在傳統(tǒng)免疫理論的基礎(chǔ)上設(shè)計出一種優(yōu)化算法——克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法(CloneImmuneNetworkAlgorithm，CINA)。算法的核心在于將基于群體免疫算法中的

2、克隆選擇原理與獨特型免疫網(wǎng)絡(luò)原理相結(jié)合，設(shè)計了“抗體選擇”、“抗體克隆”、“抗體重組”、“抗體變異”和“抗體抑制”等算子，并且應(yīng)用馬爾可夫鏈狀態(tài)轉(zhuǎn)移理論，證明了克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法的概率弱收斂性。仿真研究表明，算法不僅是有效的，而且是可行的。 克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法在本質(zhì)上講是一種優(yōu)化算法，所以它可以應(yīng)用于諸如自動控制、優(yōu)化設(shè)計、故障診斷、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘和機器人技術(shù)等廣泛領(lǐng)域，本文在這方面也做了一些初步的嘗試。 首先，在足球機

3、器人的路徑規(guī)劃方面，已有的足球機器人路徑規(guī)劃方法，存在一些自身難以克服的缺陷。在此基礎(chǔ)上，本文將克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法應(yīng)用到了路徑規(guī)劃中。建立了路徑規(guī)劃的直角坐標(biāo)系和搜索區(qū)域，對障礙物進行描述，通過產(chǎn)生路徑抗體編碼與構(gòu)建親和力函數(shù)，詳細地說明了克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法在路徑規(guī)劃中的具體操作與實現(xiàn)步驟，在足球機器人仿真軟件RobotSoccerl.5a的平臺上進行了一系列靜態(tài)仿真實驗。實驗結(jié)果表明，克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法在路徑規(guī)劃中是可行與有效的。

4、其次，本文以集中控制式足球機器人系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)為背景，主要針對足球機器人之間的協(xié)作問題進行研究。在分析目前常用的決策子系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)四層推理模型對足球機器人比賽系統(tǒng)的決策子系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計。使用克隆網(wǎng)絡(luò)免疫算法對足球機器人進行角色分配，并以機器人隊員進攻為例，在RobotSoccerv1.5a仿真平臺上進行了驗證，證明了克隆免疫網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 最后，研究了機械臂逆運動學(xué)求解問題。機械臂的控制問題主要包括：軌跡規(guī)劃