异构群体队形光滑变换控制方法研究

发布时间：2017-10-06 05:20

  本文关键词：异构群体队形光滑变换控制方法研究

  更多相关文章： 队形控制 Power图 几何约束 路径规划

【摘要】：群体队形控制是人群仿真技术和计算机动画的重要分支,对于编队控制、队形设计等具有重要意义,已应用在游戏、动画、群机器人系统等诸多领域。本文结合几何约束机制,研究Power图下的异构群体队形控制方法,从个体分布、路径规划、碰撞避免、队形约束、光滑控制等多个方面,综合提出一种队形变换控制方法,可实现过渡光滑、过程整齐、队形优化、路径条理的群体队形变换结果。本文的主要研究工作如下：1)综述队形控制方法,对现有方法的优点和缺点进行分析和讨论。2)提出面向Power图的PD-Lloyd算法,进行覆盖路径规划和碰撞避免。考虑个体移动的物理特性,不同个体移动速度应在正常水平内保持相同或相近,并根据运动过程中是否发生停止等待提出两种优化策略解决匀速控制问题,以增强算法效果和可信度。3)结合Morphing, Power图和Lloyd方法提出异构群体队形控制方法。首先采用Morphing方法生成由初始队形到目标队形的一系列中间约束形状,保证队形变换平滑性。然后引入基于质心的容量限制Power图(Centroidal Capacity Constrained Power Diagram, CCCPD)建立约束形状内部布局,产生异构分布。最后通过PD-Lloyd路径规划算法进行CCCPD上的覆盖路径规划,实现平滑且条理的变换结果。4)设计并实现原型系统,通过实验证明所提方法的有效性。
【关键词】：队形控制 Power图 几何约束 路径规划
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O157.5;TP13
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 研究背景与意义14-16
• 1.2 国内外研究概况16-20
• 1.3 本文研究内容与组织结构20-23
• 1.3.1 课题来源20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 1.3.3 组织结构21-23
• 第二章 Voronoi图和Power图23-33
• 2.1 空间几何划分23-30
• 2.1.1 Voronoi图23-24
• 2.1.2 Power图24-28
• 2.1.3 CCCPD28-30
• 2.2 Lloyd算法30-31
• 2.2.1 Lloyd算法描述30-31
• 2.2.2 算法收敛性31
• 2.3 本章小结31-33
• 第三章 Power图下的覆盖路径规划算法33-42
• 3.1 群体路径规划概述33-34
• 3.2 权值求解和PD-Lloyd34-36
• 3.2.1 试位法简介34-35
• 3.2.2 试位法求权值35
• 3.2.3 PD-Lloyd35-36
• 3.3 PD-Lloyd优化策略36-38
• 3.3.1 等待策略36-37
• 3.3.2 不等待策略37-38
• 3.4 实验结果38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 异构队形光滑变换控制方法42-48
• 4.1 异构性建模42-43
• 4.2 队形变换控制方法43-45
• 4.2.1 Morphing方法43-44
• 4.2.2 队形分布与运动规划44
• 4.2.3 CCCPD队形分布44-45
• 4.2.4 密度场下的CCCPD分布45
• 4.3 总体框架45-46
• 4.4 流程图46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 原型系统与实验结果48-53
• 5.1 原型系统48-49
• 5.2 实验结果49-50
• 5.3 算法误差分析50-51
• 5.4 队形变换方法对比51-52
• 5.5 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-55
• 6.1 总结53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况60-61

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本文编号：980939