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萤火虫算法研究及其在水下潜器路径规划中的应用
| 论文题名： | 萤火虫算法研究及其在水下潜器路径规划中的应用 |
| 关键词： | 水下潜器;路径规划;多目标萤火虫算法;仿真实验;距离参数;位置更新 |
| 摘要： | 萤火虫算法来源于对萤火虫群体行为的简化和模拟,是一种十分新颖的智能优化算法。在萤火虫算法中,亮度大的萤火虫吸引亮度小的萤火虫向它移动,从而引导萤火虫种群不断地向更好的区域移动,完成优化过程。它具有概念简单,需要调整的参数少,容易实现等优点。 本课题对标准萤火虫算法进行研究,针对其存在的不足,提出了一种改进的萤火虫算法。另外,提出了多目标萤火虫算法,并用该算法解决水下潜器的路径规划问题。 首先,论文深入研究了标准萤火虫算法,阐述了算法的仿生学原理、基本思想、数学描述和流程。为了深刻地理解萤火虫算法以及它和智能优化领域其它算法的异同,本文选取了该领域中两种经典的算法——遗传算法和粒子群算法,同标准萤火虫算法进行对比。 其次,通过仿真实验,揭示了标准萤火虫算法在较大搜索范围条件下收敛速度较慢的不足。通过分析其原因,把萤火虫之间的距离参数引入到萤火虫位置更新公式中,提出了一种改进的萤火虫算法。仿真实验结果表明,该算法能够克服标准萤火虫算法对搜索范围敏感的不足,并改善了原算法的收敛速度和搜索精度。 再次,针对多目标优化问题的特点,结合萤火虫算法独特的优化机制,提出了一种多目标萤火虫算法。该算法引入Pareto支配的概念以区分萤火虫的亮度,采用外部档案保存算法在迭代过程中产生的Pareto最优解,并采用自适应网格法维护外部档案。对多目标优化问题测试函数的仿真实验结果表明,该算法能够得到逼近性和均匀性都比较好的Pareto最优解。 最后,把多目标萤火虫算法应用到水下潜器路径规划问题中。确定水下潜器路径规划问题的环境描述方法和目标函数,并在三种路径规划环境下进行仿真实验。实验结果表明,运行一次多目标萤火虫算法能够得到一组Pareto最优路径,符合路径规划的要求。 |
| 作者： | 董静 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 郝燕玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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