基于人工势场法的移动机器人路径规划MAtlab程序

传统人工势场法程序主程序：clearclcXo=[00];%起点位置k=15;%计算引力需要的增益系数m=4;%计算斥力的增益系数，都是自己设定的。Po=2.5;%障碍影响距离，当障碍和车的距离大于这个距离时，斥力为0，即不受该障碍的影响。也是自己设定。n=7;%障碍个数l=0.2;%步长J=600;%循环迭代次数%如果不能实现预期目标，可能也与初始的增益系数，Po设置的不合适有关。%end%给出障碍和目标信息Xsum=[1010;11.5;32.2;44.5;36;62;5.56;88.2];%这个向量是(n+1)*2维，其中[1010]是目标位置，剩下的都是障碍的位置。Xj=Xo;%j=1循环初始，将车的起始坐标赋给Xj%***************初始化结束，开始主体循环******************forj=1:J%循环开始Goal(j,1)=Xj(1);%Goal是保存车走过的每个点的坐标。刚开始先将起点放进该向量。Goal(j,2)=Xj(2);%调用计算角度模块Theta=compute_angle(Xj,Xsum,n);%Theta是计算出来的车和障碍，和目标之间的与X轴之间的夹角，统一规定角度为逆时针方向，用这个模块可以计算出来。%调用计算引力模块Angle=Theta(1);%Theta（1）是车和目标之间的角度，目标对车是引力。angle_at=Theta(1);%为了后续计算斥力在引力方向的分量赋值给angle_at[Fatx,Faty]=compute_Attract(Xj,Xsum,k,Angle);%计算出目标对车的引力在x,y方向的两个分量值。fori=1:nangle_re(i)=Theta(i+1);%计算斥力用的角度，是个向量，因为有n个障碍，就有n个角度。end%调用计算斥力模块[Yrerxx,Yreryy]=compute_repulsion(Xj,Xsum,m,angle_re,n,Po);%计算出斥力在x,y方向的分量数组。%计算合力和方向，这有问题，应该是数，每个j循环的时候合力的大小应该是一个唯一的数，不是数组。应该把斥力的所有分量相加，引力所有分量相加。Fsumyj=Faty+Yreryy;%y方向的合力Fsumxj=Fatx+Yrerxx;%x方向的合力Position_angle(j)=atan(Fsumyj/Fsumxj);%合力与x轴方向的夹角向量%计算车的下一步位置ifFsumyj0&&Fsumxj0Xnext(1)=Xj(1)-l*cos(Position_angle(j));Xnext(2)=Xj(2)-l*sin(Position_angle(j));elseXnext(1)=Xj(1)+l*cos(Position_angle(j));Xnext(2)=Xj(2)+l*sin(Position_angle(j));end%保存车的每一个位置在向量中Xj=Xnext;%判断if((Xj(1)-Xsum(1,1))0)&((Xj(2)-Xsum(1,2))0)%是应该完全相等的时候算作到达，还是只是接近就可以？现在按完全相等的时候编程。%K=j%记录迭代到多少次，到达目标。break;endendK=j;Goal(K,1)=Xsum(1,1);%把路径向量的最后一个点赋值为目标Goal(K,2)=Xsum(1,2);%***********************************画出障碍，起点，目标，路径点*************************%画出路径X=Goal(:,1);Y=Goal(:,2);%路径向量Goal是二维数组,X,Y分别是数组的x,y元素的集合，是两个一维数组。x=[134365.58];%障碍的x坐标y=[1.52.24.56268.2];plot(x,y,'o',Xsum(1,1),Xsum(1,2),'v',0,0,'ms',X,Y,'.r');计算角度分程序：functionY=compute_angle(X,Xsum,n)%Y是引力，斥力与x轴的角度向量,X是起点坐标，Xsum是目标和障碍的坐标向量,是(n+1)*2矩阵fori=1:n+1%n是障碍数目deltaXi=Xsum(i,1)-X(1)deltaYi=Xsum(i,2)-X(2)ri=sqrt(deltaXi^2+deltaYi^2)ifdeltaXi0theta=asin(deltaXi/ri)elsetheta=pi-asin(deltaXi/ri)endifi==1%表示是目标angle=thetaelseangle=pi+thetaendY(i)=angle%保存每个角度在Y向量里面，第一个元素是与目标的角度，后面都是与障碍的角度end计算引力分程序：function[Yatx,Yaty]=compute_Attract(X,Xsum,k,angle)%输入参数为当前坐标，目标坐标，增益常数,分量和力的角度%把路径上的临时点作为每个时刻的XgoalR=(X(1)-Xsum(1,1))^2+(X(2)-Xsum(1,2))^2;%路径点和目标的距离平方r=sqrt(R);%路径点和目标的距离Yatx=k*r*cos(angle);Yaty=k*r*sin(angle);end计算斥力分程序：%斥力计算function[Yrerxx,Yreryy]=compute_repulsion(X,Xsum,m,angle_re,n,Po)%输入参数为当前坐标，Xsum是目标和障碍的坐标向量，增益常数,障碍，目标方向的角度fori=1:nRrei(i)=(X(1)-Xsum(i+1,1))^2+(X(2)-Xsum(i+1,2))^2;%路径点和障碍的距离平方rre(i)=sqrt(Rrei(i));%路径点和障碍的距离保存在数组rrei中ifrre(i)Po%如果每个障碍和路径的距离大于障碍影响距离，斥力令为0Yrerx(i)=0Yrery(i)=0elseYrer(i)=m*(1/rre(i)-1/Po)^2*1/(rre(i)^2)%分解的Fre1向量Yrerx(i)=Yrer(i)*cos(angle_re(i))%angle_re(i)=Y(i+1)Yrery(i)=Yrer(i)*sin(angle_re(i))end%判断距离是否在障碍影响范围内endYrerxx=sum(Yrerx)%叠加斥力的分量Yreryy=sum(Yrery)改进势场法程序：主程序：clearall;%障碍和目标，起始位置都已知的路径规划,意图实现从起点可以规划出一条避开障碍到达目标的路径。%初始化车的参数Xo=[00];%起点位置k=15;%计算引力需要的增益系数K=0;%初始化m=5;%计算斥力的增益系数，都是自己设定的。Po=2.5;%障碍影响距离，当障碍和车的距离大于这个距离时，斥力为0，即不受该障碍的影响。也是自己设定。n=7;%障碍个数a=0.5;l=0.2;%步长J=200;%循环迭代次数%如果不能实现预期目标，可能也与初始的增益系数，Po设置的不合适有关。%end%给出障碍和目标信息Xsum=[1010;11.5;32.2;44.5;36;62;5.56;88.2];%这个向量是(n+1)*2维，其中[1010]是目标位置，剩下的都是障碍的位置。Xj=Xo;%j=1循环初始，将车的起始坐标赋给Xj%***************初始化结束，开始主体循环******************forj=1:J%循环开始Goal(j,1)=Xj(1);%Goal是保存车走过的每个点的坐标。刚开始先将起点放进该向量。Goal(j,2)=Xj(2);%调用计算角度模块Theta=compute_angle(Xj,Xsum,n);%Theta是计算出来的车和障碍，和目标之间的与X轴之间的夹角，统一规定角度为逆时针方向，用这个模块可以计算出来。%调用计算引力模块Angle=Theta(1);%Theta（1）是车和目标之间的角度，目标对车是引力。angle_at=Theta(1);%为了后续计算斥力在引力方向的分量赋值给angle_at[Fatx,Faty]=compute_Attract(Xj,Xsum,k,Angle,0,Po,n);%计算出目标对车的引力在x,y方向的两个分量值。fori=1:nangle_re(i)=Theta(i+1);%计算斥力用的角度，是个向量，因为有n个障碍，就有n个角度。end%调用计算斥力模块[Frerxx,Freryy,Fataxx,Fatayy]=compute_repulsion(Xj,Xsum,m,angle_at,angle_re,n,Po,a);%计算出斥力在x,y方向的分量数组。%计算合力和方向，这有问题，应该是数，每个j循环的时候合力的大小应该是一个唯一的数，不是数组。应该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);%合力与x轴方向的夹角向量%计算车的下一步位置Xnext(1)=Xj(1)+l*cos(Position_angle(j));Xnext(2)=Xj(2)+l*sin(Position_angle(j));%保存车的每一个位置在向量中Xj=Xnext;%判断if((Xj(1)-Xsum(1,1))0)&((Xj(2)-Xsum(1,2))0)%是应该完全相等的时候算作到达，还是只是接近就可以？现在按完全相等的时候编程。K=j;%记录迭代到多少次，到达目标。break;%记录此时的j值end%如果不符合if的条件，重新返回循环，继续执行。end%大循环结束K=j;Goal(K,1)=Xsum(1,1);%把路径向量的最后一个点赋值为目标Goal(K,2)=Xsum(1,2);%***********************************画出障碍，起点，目标，路径点*************************%画出路径X=Goal(:,1);Y=Goal(:,2);%路径向量Goal是二维数组,X,Y分别是数组的x,y元素的集合，是两个一维数组。x=[134365.58];%障碍的x坐标y=[1.52.24.56268.2];plot(x,y,'o',10,10,'v',0,0,'ms',X,Y,'.r');计算角度分程序：functionY=compute_angle(X,Xsum,n)%Y是引力，斥力与x轴的角度向量,X是起点坐标，Xsum是目标和障碍的坐标向量,是(n+1)*2矩阵fori=1:n+1%n是障碍数目deltaX(i)=Xsum(i,1)-X(1);deltaY(i)=Xsum(i,2)-X(2);r(i)=sqrt(deltaX(i)^2+deltaY(i)^2);ifdeltaX(i)0theta=acos(deltaX(i)/r(i));elsetheta=pi-acos(deltaX(i)/r(i));endifi==1%表示是目标angle=theta;elseangle=theta;endY(i)=angle;%保存每个角度在Y向量里面，第一个元素是与目标的角度，后面都是与障碍的角度end计算引力分程序：function[Yatx,Yaty]=compute_Attract(X,Xsum,k,angle,b,Po,n)%输入参数为当前坐标，目标坐标，增益常数,分量和力的角度%把路径上的临时点作为每个时刻的XgoalR=(X(1)-Xsum(1,1))^2+(X(2)-Xsum(1,2))^2;%路径点和目标的距离平方r=sqrt(R);%路径点和目标的距离Yatx=k*r*cos(angle);%angle=Y(1)Ya