matlab粒子群加約束條件 機械人粒子群軌跡規劃

2021-10-14 04:45:16 字數 1508 閱讀 1619

簡介:採用粒子群優化演算法進行機械人軌跡規劃,以3-5-3多項式軌跡形式進行軌跡規劃,以最短時間為優化指標進行尋優。

3-5-3軌跡軌跡的形式

其中,j為關節編號,如六自由度編號為1-6。已知關節j的4個插值點(弧度值):

。3-5-3軌跡係數矩陣的求解

2. 3-5-3軌跡係數矩陣的求解

約束優化條件:

其中,

為適應度函式

3. 約束條件轉換

是需要優化的未知量,係數矩陣a是待求解的位置數,若把a當作自變數則需要優化14個維度的資料,計算量大,為此直接將t作為自變數,降低搜尋維度為3維。

4.粒子群優化

(1)初始化種群規模npon=50,迭代次數nger=50,待求解向量維度ndim=3,隨機初始化粒子位置向量theta和粒子速度向量vtheta

(2)給定粒子位置向量的取值範圍thetalim,給定粒子速度的取值範圍vthetalim

(3)給定慣性權重weight,自我學習因子clearn1和群體學習因子clearn2

(4)初始化個體的最佳歷史位置為thetahistory = theta,種群最佳歷史位置thetabest = zeros(1, ndim),個體最佳適應度indtbest = inf+zeros(npon, 1),種群歷史最佳適應度tbest = inf

注意:由於是求最小值indtbest、tbest應當初始化為乙個較大的值,而不應該初始化為0。

(5)呼叫適應度函式fitnesstrac,計算係數矩陣a,關節速度在各段曲線上的極大值和極小值矩陣v,若a滿秩且v絕對值的最大值小於給定的最大關節速度說明當前時間t1、t2、t3有效,否則說明當前值無效,flag返回false。

(6)若flag為true 說明當前時間

有效,進行記錄並於個體的歷史最佳適應度indtbest進行比較,若indtbest大於當前計算的適應度fxbest則更新indtbest,否則不更新;若flag 為false 說明當前值無效,此時直接將當前適應度fxbest賦值為無窮大。

(7)獲得當前種群中最佳適應度min(indtbest),若其小於種群歷史最佳適應度tbest,則更新tbest。

(8)採用粒子群公式進行速度vtheta的更新;

(9)判斷每個粒子的速度和位置是否在安全範圍之內,若不在則拉回到安全邊界值。

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