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专利号: 2018116244432
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于粒子群算法的UUV路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:根据路径长度f1、UUV与障碍物之间的排斥势场以及UUV与目标之间的吸引势场f3构建UUV路径规划优化模型f;

步骤2:初始化PSO相关参数;

步骤3:通过所述相关参数计算时变加速因子c1、c2和c3;

步骤4:计算非线性惯性权重w;

步骤5:通过时变加速因子c1,c2和c3,非线性惯性权重w计算粒子速度 与粒子位置步骤6:通过评估UUV路径规划优化模型f,更新粒子个体最优 群体最优 和第k代粒子个体最优

步骤7:判断迭代次数,如果迭代次数k达到最大次数T,则输出最优结果,停止运算;否则,k=k+1,返回步骤4;

所述路径长度f1的具体计算公式为:

式中: 表示路径点Pi和Pi+1之间的距离,Pi表示第i个路径点、Pi+1表示潜在路径点i+1;

排斥势场f2定义为:

f2=S/L(θi)  (2)

式中,S表示UUV航行的步长,L表示第i个路径点Pi与障碍物之间直线距离,即UUV航向角θi指向的UUV与障碍物之间的距离;

吸引势场f3定义为:

式中:σ表示正态分布参数,θi表示UUV当前运动点Pi与目标点Pd之间的水平夹角,ψi表示UUV当前路径点Pi与潜在路径点Pi+1之间的航向夹角;

根据公式(1)、公式(2)和公式(3)计算UUV路径规划优化模型f:f=w1f1+w4f4,w1>0,w4>0  (4)f4=k2f2‑k3f3,k2>0,k3>0  (5)式中,w1,k2,k3,w4表示权重因子;

所述步骤2中,初始化的相关参数包括:种群规模M,粒子维数d,最大迭代次数T,时变加速因子c1、c2和c3,时变加速因子初值c1,ini和c2,ini,时变加速因子终值c1,fin和c2,fin,粒子位置参数 和速度参数 粒子个体最优Pbest,粒子群体最优Gbest以及粒子个体当代最优Cbest;

通过所述相关参数计算时变加速因子c1、c2和c3的具体公式为:式中,k为当前迭代次数;T表示最大迭代次数;

计算所述非线性惯性权重w的具体公式为:式中,k为当前迭代次数,T表示最大迭代次数;wmax和wmin分别表示惯性权重的初值和终值,α为控制系数;

计算所述粒子速度 与粒子位置 的具体方法为:

1)如果非线性惯性权重w=0.5,则粒子速度 与粒子位置 的计算公式为:

2)如果w<0.5,则粒子速度 与粒子位置 的计算公式为:

3)如果w>0.5,则粒子速度 与粒子位置 的计算公式为:上述公式(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)中,k表示当前迭代次数,r1,r2,r3表示分布γ于[0,1]之间的随机数,d表示粒子维数,i表示粒子序号,i∈M;l(x)=(10lnx) 表示慢变函δ数,x为慢变函数控制参数。

2.根据权利要求1所述的基于粒子群算法的UUV路径规划方法,其特征在于,所述步骤3和步骤4的顺序互换。