基于PSO优化的路径规划避障系统仿真,沿着障碍物边缘平滑的进行转向

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1.算法描述

     粒子群优化算法(PSO),粒子群中的每一个粒子都代表一个问题的可能解, 通过粒子个体的简单行为,群体内的信息交互实现问题求解的智能性。

 

       在求解TSP这种整数规划问题的时候, PSO显然与ACO不同, PSO需要对算法本身进行一定的修改, 毕竟PSO刚开始是应用在求解连续优化问题上的.

 

    在路径规划中,我们将每一条路径规划为一个粒子,每个粒子群群有 n 个粒 子,即有 n 条路径,同时,每个粒子又有 m 个染色体,即中间过渡点的个数,每 个点(染色体)又有两个维度(x,y),在代码中用 posx 和 posy 表示一个种群。 通过每一代的演化,对粒子群进行演化操作,选择合适个体(最优路径)。

 

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 最终算法伪代码如下:

 

初始化: 每个粒子获得一个随机解和一个随机的SS (命名为速度)

 

For 在位置 X_{id} 的所有粒子, 计算新的位置 X_{id}':

 

计算 P_{id} 与 X_{id} 之间的差 A = P_{id} - X_{id}, 其中 A 为 BSS

 

计算 B = P_{gd} - X_{id}, 其中 B 为 BSS

 

根据速度更新公式计算新的速度 V_{id}', 并将 V_{id}' 转换为一个 BSS

 

计算新的解 X_{id}' = X_{id} + V_{id} (也就是 V_{id} 作用在 X_{id} 上)

 

更新 P_{id} 如果新的解更好

 

更新 P_{gd} 若出现新的全局最好的解

 

2.仿真效果预览

matlab2022a仿真结果如下:

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3.MATLAB核心程序 `MaxIt=200;          % Maximum Number of Iterations

nPop=150;           % Population Size (Swarm Size)

w=1;                % Inertia Weight

wdamp=0.98;         % Inertia Weight Damping Ratio

c1=1.5;             % Personal Learning Coefficient

c2=1.5;             % Global Learning Coefficient

alpha=0.1;

VelMax.x=alpha*(VarMax.x-VarMin.x);    % Maximum Velocity

VelMin.x=-VelMax.x;                    % Minimum Velocity

VelMax.y=alpha*(VarMax.y-VarMin.y);    % Maximum Velocity

VelMin.y=-VelMax.y;                    % Minimum Velocity

%% Initialization

% Create Empty Particle Structure

empty_particle.Position=[];

empty_particle.Velocity=[];

empty_particle.Cost=[];

empty_particle.Sol=[];

empty_particle.Best.Position=[];

empty_particle.Best.Cost=[];

empty_particle.Best.Sol=[];

 

% Initialize Global Best

GlobalBest.Cost=inf;

 

% Create Particles Matrix

particle=repmat(empty_particle,nPop,1);

 

% Initialization Loop

for i=1:nPop

    

    % Initialize Position

    if i > 1

        particle(i).Position=CreateRandomSolution(model);

    else

        % Straight line from source to destination

        xx = linspace(model.xs, model.xt, model.n+2);

        yy = linspace(model.ys, model.yt, model.n+2);

        particle(i).Position.x = xx(2:end-1);

        particle(i).Position.y = yy(2:end-1);

    end`