[发明专利]一种异构集群协同运动规划方法有效
申请号: | 202010734753.0 | 申请日: | 2020-07-28 |
公开(公告)号: | CN112000070B | 公开(公告)日: | 2022-03-15 |
发明(设计)人: | 彭星光;程夏文;宋保维;潘光;张福斌;高剑;张立川;张克涵 | 申请(专利权)人: | 西北工业大学 |
主分类号: | G05B19/418 | 分类号: | G05B19/418 |
代理公司: | 西北工业大学专利中心 61204 | 代理人: | 陈星 |
地址: | 710072 *** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 集群 协同 运动 规划 方法 | ||
1.一种异构集群协同运动规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:初始化A集群与B集群中各个个体的位置坐标、速度以及加速度,并初始化集群运动的目标点位置坐标;
步骤2:A集群个体根据在通信范围内所感知到的同群邻居位置坐标和及其速度信息,计算个体受到集群内部作用力;根据个体自身的坐标位置、运动速度以及目标点的位置坐标,计算个体所受到的自驱力和目标吸引力;
步骤3:A集群个体根据在通信范围内所感知到的B集群个体的位置信息,计算A集群个体受到的群间作用力;
步骤4:根据步骤2-3计算A集群个体所受的集群内部作用力,群间作用力,自驱力以及目标吸引力,并考虑个体所受的外部阻力和噪声,得到A集群个体在这一时刻受到的总作用力;
步骤5:B集群个体根据在通信范围内所感知到的同群邻居的位置坐标及其速度信息,计算个体受到的集群内部作用力;根据个体自身的位置坐标、运动速度以及目标点的位置坐标,计算个体所受到的自驱力和目标吸引力;
步骤6:B集群根据感知到的A集群个体的位置坐标计算A集群对B集群的群间吸引中心点xAc,根据该中心点的位置坐标计算B集群个体受到的群间作用力并更新群间协同系数;
步骤7:根据步骤5-6计算B集群个体所受的集群内部作用力,群间作用力,自驱力以及目标吸引力,并考虑个体所受的外部阻力和噪声,得到B集群个体在这一时刻受到的总作用力;
步骤8:根据个体所受到的总作用力计算个体的期望加速度,并考虑实际的最大加速度值以及个体所能达到的最大速率,计算得到个体下一时刻的速度,根据速度得到个体下一时刻的位置坐标;
步骤9:A集群与B集群到达目标区域或切换任务,否则继续步骤2。
2.根据权利要求1所述一种异构集群协同运动规划方法,其特征在于,步骤2中计算A集群个体i(i=1,...,NA)的自驱力集群内部作用力目标吸引力的具体过程如下:
通过个体的自身速度计算自驱力:
其中,为设定的A集群自加速系数,t为时间步长;
个体在一定通信范围内可感知的同群邻居集合为:
Νi={k|dik<rA,sen,k∈{1,...,NA},k≠i}
其中,dik表示A集群群内个体间距,rA,sen为A集群群内感知半径;
集群内部作用力指个体与集群内部邻居之间的运动协同力,又分为位置协同力与速度协同力:
其中位置协同力计算方法:
分别为设定的A集群位置协同系数和A集群速度协同系数;xi、xk分别表示A集群的个体与邻居个体的位置坐标,dik表示个体间距,lc>0为关联长度,la>0为引力-斥力平衡位置调节参数;
速度协同力计算方法:
目标吸引力计算方法:
其中xa为目标点位置。
3.根据权利要求2所述一种异构集群协同运动规划方法,其特征在于,步骤3中按下式计算A集群个体受到的来自B集群个体的群间作用力
N′i={j|dij<Rsen,j∈{1,...,NB}}
其中,dij表示A集群个体i与B集群通信个体j之间的距离,Rsen为群间通信半径。
4.根据权利要求3所述一种异构集群协同运动规划方法,其特征在于,步骤4中根据公式
计算A集群个体受到的总作用力,其中为设定的A集群目标吸引力系数,为设定的A集群的群间协同系数;表示个体与环境介质接触产生的摩擦力,为阻尼系数;ηξi表示强度为η>0的随机噪声。
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