综合课程设计报告81922

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1、综合课程设计报告第16页共16页目录基于Vicsek模型的多智能个体的仿真算法与实现11引言12Vicsek模型的描述13软件开发平台介绍34软件设计思路34．1智能体类的结构34．2智能体控制方法的具体实现44.2.1智能体位置初始化44.2.2智能体方向初始化44.2.3判断智能体周围是否存在其他伙伴54.2.4智能体下一步坐标64.2.5画出智能体的运动轨迹64.2.6画线的边界处理74.2.7用画点法来构建模型95算法流程图106模拟仿真结果116．1智能体收敛方向的仿真结果116．2Vicsek模型的仿真结果126.2.1群落状收

2、敛仿真结果126.2.2部分有序收敛仿真结果13综合课程设计报告第16页共16页6.2.3完全有序收敛仿真结果147总结15参考文献16综合课程设计报告第16页共16页基于Vicsek模型的多智能个体的仿真算法与实现1引言多个体系统的群体行为的研究近几年来频频受到人们的关注，例如自然界中的鸟群、兽群、鱼群等等。通过对它们飞行、迁徙、游动的机制进行研究发现，在群体之中，个体更倾向于和自己的邻居保持一致。观察发现，这类系统尽管没有中心控制和全局的交流办法，仅仅是靠单局部个体之间的运动，但系统总能自发的产生一些宏观的群体行为，如向一个方向走、小堆

3、聚集、或者是环状漩涡等，这个系统的控制十分简单，但又能得到很好的效果，因此吸引了众多不同学术领域的专家针对不同方面对系统进行不断的探索与研究，Vicsek[1]等人提出的用于描述该系统的模型为今后的许多研究工作奠定了基础，他们引入Vicsek模型的目的则是研究非平衡系统中的聚类、运送，与变相行为[2]。2Vicsek模型的描述Vicsek模型是建立在一个边长为L的区域上。区域中的智能体移动是连续的，智能体相互之间进行交流的半径为（一般情况下），智能体更新的时间间隔始终为1（）。模型的初始条件：，个智能体在平面上随机分布，所有智能体的速度大小

4、均相同，速度方向随机给定。其中第个个体的坐标更新参考以下公式：(1)式(1)中，代表智能体在时刻的坐标，代表智能体在时刻的坐标，其速度由步长与方向两部分构成，其中步长为定值，方向由角度确定，更新公式如下：(2)式(2)中，代表以智能体为圆心，半径为综合课程设计报告第16页共16页的圆周上以及圆周内的智能体方向的平均值。这个平均值由公式计算得出。在式(2)中，代表一个介于之间的随机干扰。因此系统的三个可调变量分别为：、、，其中是智能体两次更新之间走过的距离。通过对这三个变量的调节，可以得到以下的几组仿真结果，见图1所示。图1Vicsek模型模

5、拟结果以上的模拟结果是在不同的系统参数下得出的，包含种群密度的不同以及随机噪声强弱的差异，其共同的实验参数为：智能体个数，并且仿真过程进行了20步。图(a)中，，可以看到在初始时刻，所有智能体的位置和方向是随机分布的。图(b)中，，可以看到在种群密度比较小、干扰也比较小的情况下，智能体呈群落分布，并且在群落内部具有一定的方向性。图(c)中，，可以看到在种群密度比较大、干扰也比较大的情况下，智能体的移动方向虽然呈现一定的不规则性，但其中有部分方向呈现某些相关性。图(d)中，综合课程设计报告第16页共16页，这是最有意思的一种收敛结果。可以看到

6、在种群密度比较大、干扰比较小的情况下，尽管没有中央集中控制，尽管当系统演变时个体周围的邻居会发生变化，但模拟结果显示最终所有的个体均会朝同一方向移动。3软件开发平台介绍因为使用到对图形的简单操作以及面向对象的编程，所以选用了TurboC++进行编程。TurboC++[3]是美国Borland公司的产品,Borland公司是一家专门从事软件开发、研制的大公司。该公司相继推出了一套Turbo系列软件,如TurboBASIC,TurboPascal,TurboProlog,这些软件很受用户欢迎。该公司在1987年首次推出TurboC1.0产品,其

7、中使用了全然一新的集成开发环境,即使用了一系列下拉式菜单,将文本编辑、程序编译、连接以及程序运行一体化,大大方便了程序的开发。1988年,Borland公司又推出TurboC1.5版本,增加了图形库和文本窗口函数库等,而TurboC2.0则是该公司1989年出版的。TurboC2.0在原来集成开发环境的基础上增加了查错功能,并可以在Tiny模式下直接生成.COM(数据、代码、堆栈处在同一64K内存中)文件。还可对数学协处理器(支持8087/80287/80387等)进行仿真。Borland公司后来又推出了面向对象的程序软件包TurboC++

8、,它继承发展TurboC2.0的集成开发环境,并包含了面向对象的基本思想和设计方法。4软件设计思路4．1智能体类的结构为了便于程序编写，新建了一个智能体类，名命为CAgent。类