免疫進化算法及其在多機器人協(xié)作中的應用研究.pdf

1、人工免疫系統(tǒng)是一新的模擬自然免疫系統(tǒng)的人工智能方法，是基于生物免疫系統(tǒng)的功能、原理、基本特征以及相關理論而建立的，用于解決各種復雜問題的計算系統(tǒng)。其研究旨在通過深入探索生物免疫系統(tǒng)中蘊含的信息處理機制，建立相應的工程模型和算法，開拓新型智能信息處理系統(tǒng)。 本文基于免疫克隆選擇機制，提出了幾種免疫進化算法，其中包括親和度引導的粒群進化免疫算法，多樣度引導的變異協(xié)同進化免疫算法和多種群免疫協(xié)同進化算法。通過相應算法在函數(shù)優(yōu)化問題中的

2、應用，驗證了研究的結果，肯定了其具有解決復雜問題的潛力。同時將免疫進化策略應用于多移動機器人的協(xié)作路徑規(guī)劃，論述了采用免疫進化算法進行機器人路徑規(guī)劃的方法和實驗結果。設計了帶有進化決策和協(xié)同進化機制的多機器人體系結構。論文的主要工作如下： 1.為了克服傳統(tǒng)免疫進化算法所存在的收斂速度較慢等問題，通過理論分析和實驗，提出了一種將改進的粒群進化方程引入免疫進化過程的新算法，并證明了其收斂性。 2.探討了變異算子對種群多樣性的

3、影響，并提出了一種多樣度引導的，利用變異體種群和抗體種群協(xié)同進化的免疫算法，通過理論分析和仿真實驗證實了該方法明顯提高了解的多樣性和收斂速度，并證明了其收斂性。 3.在協(xié)同進化一般框架的指導下構造了免疫協(xié)同進化的一般框架，并提出一種多種群共享記憶集的免疫協(xié)同進化算法，該算法的特點是加入一個所有種群共享的全局記憶集以記錄最優(yōu)的協(xié)作行為，在各種群獨立進化的過程中加入種群之間的協(xié)作信息交互，提高了協(xié)同進化算法的收斂速度。 4.

4、在進化計算框架下，融合全局并行搜索的克隆選擇和啟發(fā)式局部搜索的免疫疫苗接種以及免疫網絡的行為控制，構造了一類用于單機器人和多機器人路徑規(guī)劃的免疫路徑規(guī)劃算法，并通過仿真實驗和機器人平臺實驗驗證了算法的有效性。 總之本文對免疫克隆進化技術進行了研究和改進，提出了幾種具有不同針對性的改進算法，并設計了能夠進行進化計算的多機器人體系結構，將免疫進化運用到移動機器人的路徑規(guī)劃問題中，通過理論分析、仿真實驗和移動機器人路徑規(guī)劃實驗對提出方