【摘 要】
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自然界中很多生物都存在着复杂的群集行为,如空中飞翔的鸟群,水中游动的鱼群,草原上奔跑的牧群,聚集而生的细菌群等,生物体以群体的形式协作觅食和躲避敌害,比单独行动具有更
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自然界中很多生物都存在着复杂的群集行为,如空中飞翔的鸟群,水中游动的鱼群,草原上奔跑的牧群,聚集而生的细菌群等,生物体以群体的形式协作觅食和躲避敌害,比单独行动具有更多的生存优势。群集行为是目前复杂性科学研究的一个核心问题,生物学家、物理学家以及计算机科学家对此作了大量研究。如何对这种群集行为进行数学建模,并将其应用于人造世界,如一组机器人、车流、机群等的协作、编队等社会行为控制,是目前复杂性科学的前沿课题。本文探究欧氏空间中一类具有吸引/排斥函数的各向异性群集系统的集结属性。结果表明:群集成员将在有限时间内收敛到一个以群集的加权中心为球心的有界区域内。仿真实例进一步表明了该结论的正确性。该模型的耦合矩阵具有更为普遍意义。将滑模控制思想引入群集系统,采用趋近律的方法消除抖振,使群集中的个体在较短的时间内到达并跟踪一条预期的轨迹。用上下界代替控制器里的不确定项,从而给出了确定的控制规则,仿真实例进一步验证了该方法的有效性。提出了一个Swarm系统的“软控制”算法。其优点是在不改变群集系统中个体间现有规则的条件下,通过增加几个可控智能体干扰群集个体的行为。本文通过增加H个可控智能体,使群集中心转移到期望的位置或轨线,群集个体将在有限时间内收敛到期望的位置或轨迹的有界区域,给出了控制规则。仿真实例证明该控制方法效果良好。
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