论文摘要
在生物界，蜜蜂、鸟类等经常聚集在一起进行寻找食物等活动。而在工程领域，多机器人团队已被用来实施救援、进行地图探测和组建移动传感器网络等任务。为了使这些系统能顺利完成任务，在行动时团队保持内聚性并能对环境的刺激做出适当的反应是十分关键的。跟随日益热门的将觅食和群集等的仿生行为应用于工程应用中的研究趋势，本文将研究一种异构群集的数学建模和其在环境中的觅食行为特性。受蜂群引导行为的启发，本文提出一种由两类不同感知能力的成员：探测成员和普通成员，组成的异构群集。对其建立了基于个体的数学模型后，先在自由无觅食环境中，分析了在线性吸引有界排斥和线性吸引无界排斥函数作用下异构群集的内聚性和个体的稳定性，然后用计算机仿真实验讨论了各种因素对群体行为的影响。然后加入环境的影响，研究异构群集在各种环境中的觅食行为。先得出使用线性吸引有界排斥函数的异构群集在满足一定条件的环境下的群集内聚性，然后分别研究在平面、高斯和多峰高斯环境中异构群集的觅食性能，接着推导在一定环境下的个体行为稳定性，最后将结论推广到使用线性吸引无界排斥函数的异构群集。其后用计算机仿真实验讨论了环境因素和探测成员率等对群集觅食行为的影响，还通过比较检验了使用本文提出的近程有界吸引函数在复杂觅食环境中的优越性。最后简单介绍了本课题正在进行设计制作的多机器人群集实验平台。理论和实验都证明，异构觅食群集是一种可行的结构，并将对异构多机器人和移动传感器网络等领域提供有益借鉴和启示。
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标签：异构群集论文; 觅食论文; 内聚性论文; 稳定性论文; 基于个体论文; 个体间作用论文; 多机器人论文; 多智能体论文;