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Xo=[0 0];%起點位置
k=2;%計算引力需要的增益系數
m=5;%計算斥力的增益系數,都是自己設定的。
Po=4.5;%障礙影響距離,當障礙和車的距離大于這個距離時,斥力為0,即不受該障礙的影響。也是自己設定。
n=7;%障礙個數
l=0.5;%步長
J=200;%循環迭代次數
%如果不能實現預期目標,可能也與初始的增益系數,Po設置的不合適有關。
%end
%給出障礙和目標信息
Xsum=[10 10;1 1.2;3 2.5;4 4.5;3 6;6 2;5.5 5.5;12 8.5];%這個向量是(n+1)*2維,其中[10 10]是目標位置,剩下的都是障礙的位置。
Xj=Xo;%j=1循環初始,將車的起始坐標賦給Xj
%***************初始化結束,開始主體循環******************
for j=1:J%循環開始
Goal(j,1)=Xj(1)%Goal是保存車走過的每個點的坐標。剛開始先將起點放進該向量。
Goal(j,2)=Xj(2)
%調用計算角度模塊
Theta=compute_angle(Xj,Xsum,n)%Theta是計算出來的車和障礙,和目標之間的與X軸之間的夾角,統一規定角度為逆時針方向,用這個模塊可以計算出來。
%調用計算引力模塊
Angle=Theta(1)%Theta(1)是車和目標之間的角度,目標對車是引力。
angle_at=Theta(1)%為了后續計算斥力在引力方向的分量賦值給angle_at
[Fatx,Faty]=compute_Attract(Xj,Xsum,k,Angle)%計算出目標對車的引力在x,y方向的兩個分量值。
for i=1:n
angle_re(i)=Theta(i+1)%計算斥力用的角度,是個向量,因為有n個障礙,就有n個角度。
end
%調用計算斥力模塊
[Frerxx,Freryy,Fataxx,Fatayy]=compute_repulsion(Xj,Xsum,m,angle_at,angle_re,n,Po)%計算出斥力在x,y方向的分量數組。
%計算合力和方向,這有問題,應該是數,每個j循環的時候合力的大小應該是一個唯一的數,不是數組。應該把斥力的所有分量相加,引力所有分量相加。
Fsumyj=Faty+Freryy+Fatayy%y方向的合力
Fsumxj=Fatx+Frerxx+Fataxx%x方向的合力
Position_angle(j)=atan(Fsumyj/Fsumxj)%合力與x軸方向的夾角向量
%計算車的下一步位置
Xnext(1)=Xj(1)+l*cos(Position_angle(j))
Xnext(2)=Xj(2)+l*sin(Position_angle(j))
%保存車的每一個位置在向量中
Xj=Xnext
%判斷
if ((Xj(1)==Xsum(1,1))&((Xj(2)==Xsum(1,2))%是應該完全相等的時候算作到達,還是只是接近就可以?現在按完全相等的時候編程。
K=j%記錄迭代到多少次,到達目標。
break;
%記錄此時的j值
end%如果不符合if的條件,重新返回循環,繼續執行。
end%大循環結束
Goal(K,1)=Xsum(1,1);%把路徑向量的最后一個點賦值為目標
Goal(K,2)=Xsum(1,2);
%*******畫出障礙,起點,目標,路徑點****
%畫出路徑
X=Goal(:,1)
Y=Goal(:,2)
%路徑向量Goal是二維數組,X,Y分別是數組的x,y元素的集合,是兩個一維數組。
x=[1 3 4 3 6 5.5 12];%障礙的x坐標
y=[1.2 2.5 4.5 6 2 5.5 8.5];
plot(x,y,'o',10,10,'v',0,0,'ms',X,Y,'*r')%把路徑點,障礙,起點,目標分別用不同的標記畫出。
% 其中調用的函數如下:
function Y=compute_angle(X,Xsum,n)%Y是引力,斥力與x軸的角度向量,X是起點坐標,Xsum是目標和障礙的坐標向量,是(n+1)*2矩陣
for i=1:n+1%n是障礙數目
deltaXi=Xsum(i,1)-X(1)
deltaYi=Xsum(i,2)-X(2)
ri=sqrt(deltaXi^2+deltaYi^2)
if deltaXi>0
theta=asin(deltaXi/ri)
else
theta=pi-asin(deltaXi/ri)
end
if i==1%表示是目標
angle=theta
else
angle=pi+theta
end
Y(i)=angle%保存每個角度在Y向量里面,第一個元素是與目標的角度,后面都是與障礙的角度
end
%引力計算
function [Yatx,Yaty]=compute_Attract(X,Xsum,k,angle)%輸入參數為當前坐標,目標坐標,增益常數,分量和力的角度
%把路徑上的臨時點作為每個時刻的Xgoal
R=(X(1)-Xsum(1,1))^2+(X(2)-Xsum(1,2))^2;%路徑點和目標的距離平方
r=sqrt(R);%路徑點和目標的距離
%deltax=Xgoal(1)-X(1);
%deltay=Xgoal(2)-X(2);
Yatx=k*r*cos(angle);%angle=Y(1)
Yaty=k*r*sin(angle);
end
%斥力計算
function [Yrerxx,Yreryy,Yataxx,Yatayy]=compute_repulsion(X,Xsum,m,angle_at,angle_re,n,Po)%輸入參數為當前坐標,Xsum是目標和障礙的坐標向量,增益常數,障礙,目標方向的角度
Rat=(X(1)-Xsum(1,1))^2+(X(2)-Xsum(1,2))^2;%路徑點和目標的距離平方
rat=sqrt(Rat);%路徑點和目標的距離
for i=1:n
Rrei(i)=(X(1)-Xsum(i+1,1))^2+(X(2)-Xsum(i+1,2))^2;%路徑點和障礙的距離平方
rre(i)=sqrt(Rrei(i));%路徑點和障礙的距離保存在數組rrei中
if rre(i)>Po%如果每個障礙和路徑的距離大于障礙影響距離,斥力令為0
Yrerx(i)=0
Yrery(i)=0
Yatax(i)=0
Yatay(i)=0
else
Yrer(i)=m*(1/rre(i)-1/Po)*1/Rrei(i)*Rat%分解的Fre1向量
Yata(i)=m*((1/rre(i)-1/Po)^2)*rat%分解的Fre2向量
Yrerx(i)=Yrer(i)*cos(angle_re(i))%angle_re(i)=Y(i+1)
Yrery(i)=Yrer(i)*sin(angle_re(i))
Yatax(i)=Yata(i)*cos(angle_at)%angle_at=Y(1)
Yatay(i)=Yata(i)*sin(angle_at)
end%判斷距離是否在障礙影響范圍內
end
Yrerxx=sum(Yrerx)%疊加斥力的分量
Yreryy=sum(Yrery)
Yataxx=sum(Yatax)
Yatayy=sum(Yatay)
end
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