Matlab实现鲸鱼优化算法（WOA）求解路径规划问题

news2024/10/22 21:37:26

目录
1.内容介绍
2.部分代码
3.实验结果
4.内容获取

1内容介绍

鲸鱼优化算法（WOA）是一种受自然界座头鲸捕食行为启发的优化算法，它通过模拟座头鲸的环绕猎物、螺旋游动和搜索猎物三种主要行为来探索和优化问题的解。WOA因其强大的全局搜索能力和高效的局部搜索能力而广受关注。

算法特点：

模拟捕食行为：WOA通过模仿座头鲸的捕食策略，如包围、螺旋收缩和随机搜索，来寻找最优解。
简单的数学模型：使用直观的数学公式来描述鲸鱼的捕食过程，易于理解和实现。
高效寻优：能够快速收敛至最优路径，提高路径规划的效率。
适应性强：能够灵活应对复杂多变的环境条件，表现出色。

在路径规划中的优势：

快速收敛：通过模拟座头鲸的捕食行为，WOA能够快速找到接近最优的路径。
鲁棒性强：即便在环境条件复杂多变的情况下，也能保持路径规划的最优性和稳定性。
灵活性高：适用于多种应用场景，如无人机航迹规划、自动驾驶汽车路径选择等。
易于集成：算法结构简单明了，便于与其他系统集成，提高系统的整体性能。

鲸鱼优化算法为路径规划问题提供了一个高效且灵活的解决方案，有助于实现更加智能和可靠的导航系统。

2部分代码

clc
clear
close all
tic
%% 地图
G=EXE;

for i=1:20/2
for j=1:20
m=G(i,j);
n=G(21-i,j);
G(i,j)=n;
G(21-i,j)=m;
end
end
%%
S = [1 1];
E = [20 20];
G0 = G;
G = G0(S(1):E(1),S(2):E(2));
[Xmax,dimensions] = size(G);
dimensions = dimensions - 2;
%% 参数设置
SearchAgents_no=20; % Number of search agentszhogn'qu群数量
Max_iteration=200; % Maximum numbef of iterations迭代次数
X_min = 1;

%% 算法
[Alpha_score,Alpha_pos,Convergence_curve]=WOA(SearchAgents_no,Max_iteration,dimensions,Xmax,G);
global_best=Alpha_pos;
%% 结果分析

global_best = round(global_best);
figure(1)
plot(Convergence_curve,'g-');
hold on

xlabel('迭代次数')
ylabel('路径长度')
title(' 收敛曲线变化趋势 ')
legend('WOA')
route = [S(1) Alpha_pos E(1)];
path=generateContinuousRoute(route,G);
path=GenerateSmoothPath(path,G);

figure(2)
for i=1:20/2
for j=1:20
m=G(i,j);
n=G(21-i,j);
G(i,j)=n;
G(21-i,j)=m;
end
end
n=20;
for i=1:20
for j=1:20
if G(i,j)==1
x1=j-1;y1=n-i;
x2=j;y2=n-i;
x3=j;y3=n-i+1;
x4=j-1;y4=n-i+1;
fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],'K');
hold on
else
x1=j-1;y1=n-i;
x2=j;y2=n-i;
x3=j;y3=n-i+1;
x4=j-1;y4=n-i+1;
fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[1,1,1]);
hold on
end
end
end
hold on
title(' 20*20栅格地图 ')
%% 路径
L=size(path,1);
Sx=path(1,1)-0.5;
Sy=path(1,2)-0.5;
plot(Sx,Sy,'ro','MarkerSize',4,'LineWidth',4); % 起点
for i=1:L-1
figure(2)
WOA=plot([path(i,2) path(i+1,2)]-0.5,[path(i,1) path(i+1,1)]-0.5,'g+-','LineWidth',1.5,'markersize',4);
end
Ex=path(end,1)-0.5;
Ey=path(end,2)-0.5;
plot(Ey,Ex,'gs','MarkerSize',4,'LineWidth',4); % 终点
hold on
legend(WOA,{'WOA'})