写一个初始位置为[-10, -10],[0, -10],[10, -10]的三个智能体追踪和合围一个动态目标的python程序,其中三个智能体的x.y方向速度不超过5m/s,角速度不超过30rad/s,目标是沿着y轴匀速直线运动,速度为2m/s,要求采取合适的控制策略先追上目标,当智能体与目标的距离等于5m时,开始采取势场法来形成正三角形队形来包围住目标,并保持围捕半径为5m。绘制每个智能体的路径以及包围过程

时间: 2023-06-18 08:07:56 浏览: 215
这个问题需要使用多智能体协同控制算法来实现,可以使用强化学习算法或者基于规则的算法。 在这里,我们使用基于规则的算法来实现这个问题。算法的思路是,当距离目标小于5m时,三个智能体采用追踪目标的控制策略,直到距离目标等于5m时,三个智能体开始采用势场法形成正三角形队形,来包围目标。 我们可以使用 pygame 库来实现可视化界面,使用 numpy 库来进行矩阵计算,使用 math 库进行数学计算。以下是代码实现: ```python import pygame import numpy as np import math # 初始化 Pygame pygame.init() # 定义颜色 BLACK = (0, 0, 0) WHITE = (255, 255, 255) RED = (255, 0, 0) BLUE = (0, 0, 255) GREEN = (0, 255, 0) # 设置屏幕大小 SCREEN_WIDTH = 800 SCREEN_HEIGHT = 600 screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT)) # 设置字体 font = pygame.font.SysFont(None, 25) # 定义智能体和目标的初始位置和速度 agent1_pos = np.array([-10, -10]) agent1_vel = np.array([0, 0]) agent2_pos = np.array([0, -10]) agent2_vel = np.array([0, 0]) agent3_pos = np.array([10, -10]) agent3_vel = np.array([0, 0]) target_pos = np.array([0, 500]) target_vel = np.array([0, 2]) # 定义智能体的最大速度和最大角速度 max_vel = 5 max_ang_vel = 30 * math.pi / 180 # 定义势场法的参数 k_att = 0.5 k_rep = 0.5 r_rep = 5 # 定义初始状态为追击目标 state = "CHASE" # 定义时钟 clock = pygame.time.Clock() def draw_agent(pos, color): """ 绘制智能体 """ pygame.draw.circle(screen, color, (int(pos[0]), int(pos[1])), 10) def draw_target(pos): """ 绘制目标 """ pygame.draw.circle(screen, RED, (int(pos[0]), int(pos[1])), 10) def get_distance(pos1, pos2): """ 计算两点之间的距离 """ return np.linalg.norm(pos1 - pos2) def get_angle(pos1, pos2): """ 计算两点之间的角度 """ return math.atan2(pos2[1] - pos1[1], pos2[0] - pos1[0]) def get_velocity(pos1, pos2, max_vel): """ 计算智能体的速度 """ distance = get_distance(pos1, pos2) if distance > 0: velocity = max_vel * (pos2 - pos1) / distance return velocity else: return np.array([0, 0]) def get_angle_velocity(angle1, angle2, max_ang_vel): """ 计算智能体的角速度 """ delta_angle = angle2 - angle1 if delta_angle > math.pi: delta_angle -= 2 * math.pi elif delta_angle < -math.pi: delta_angle += 2 * math.pi if delta_angle > 0: ang_vel = max_ang_vel elif delta_angle < 0: ang_vel = -max_ang_vel else: ang_vel = 0 return ang_vel def chase_target(pos, vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel): """ 追击目标 """ # 计算目标的速度 target_vel = np.array([0, 2]) # 计算智能体的距离和角度 distance = get_distance(pos, target_pos) angle = get_angle(pos, target_pos) # 计算智能体的速度和角速度 vel += get_velocity(pos, target_pos, max_vel) ang_vel = get_angle_velocity(vel[1], angle, max_ang_vel) # 限制智能体的速度和角速度 if np.linalg.norm(vel) > max_vel: vel = max_vel * vel / np.linalg.norm(vel) if abs(ang_vel) > max_ang_vel: ang_vel = max_ang_vel * abs(ang_vel) / ang_vel # 更新智能体的位置和速度 pos += vel vel[1] += 0.1 # 添加一点随机扰动 angle += ang_vel return pos, vel, angle def form_triangle(pos, vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel, k_att, k_rep, r_rep): """ 形成正三角形队形 """ # 计算目标的速度 target_vel = np.array([0, 2]) # 计算智能体之间的距离和角度 distance12 = get_distance(agent1_pos, agent2_pos) angle12 = get_angle(agent1_pos, agent2_pos) distance23 = get_distance(agent2_pos, agent3_pos) angle23 = get_angle(agent2_pos, agent3_pos) distance31 = get_distance(agent3_pos, agent1_pos) angle31 = get_angle(agent3_pos, agent1_pos) # 计算智能体的斥力 rep_force12 = k_rep * (1 / distance12 - 1 / r_rep) / distance12 ** 2 * np.array([-math.cos(angle12), -math.sin(angle12)]) rep_force23 = k_rep * (1 / distance23 - 1 / r_rep) / distance23 ** 2 * np.array([-math.cos(angle23), -math.sin(angle23)]) rep_force31 = k_rep * (1 / distance31 - 1 / r_rep) / distance31 ** 2 * np.array([-math.cos(angle31), -math.sin(angle31)]) # 计算智能体的引力 att_force12 = k_att * (distance12 - 10) * np.array([math.cos(angle12), math.sin(angle12)]) att_force23 = k_att * (distance23 - 10) * np.array([math.cos(angle23), math.sin(angle23)]) att_force31 = k_att * (distance31 - 10) * np.array([math.cos(angle31), math.sin(angle31)]) # 计算合力 force1 = rep_force12 + att_force12 + rep_force31 + att_force31 force2 = rep_force12 + att_force12 + rep_force23 + att_force23 force3 = rep_force23 + att_force23 + rep_force31 + att_force31 # 计算智能体的速度和角速度 vel += force1 + force2 + force3 ang_vel = get_angle_velocity(vel[1], math.atan2(target_pos[1] - pos[1], target_pos[0] - pos[0]), max_ang_vel) # 限制智能体的速度和角速度 if np.linalg.norm(vel) > max_vel: vel = max_vel * vel / np.linalg.norm(vel) if abs(ang_vel) > max_ang_vel: ang_vel = max_ang_vel * abs(ang_vel) / ang_vel # 更新智能体的位置和速度 pos += vel vel[1] += 0.1 # 添加一点随机扰动 return pos, vel, ang_vel while True: # 处理事件 for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: pygame.quit() quit() # 清屏 screen.fill(WHITE) # 绘制目标 draw_target(target_pos) # 根据状态更新智能体的位置和速度 if state == "CHASE": agent1_pos, agent1_vel, agent1_ang = chase_target(agent1_pos, agent1_vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel) agent2_pos, agent2_vel, agent2_ang = chase_target(agent2_pos, agent2_vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel) agent3_pos, agent3_vel, agent3_ang = chase_target(agent3_pos, agent3_vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel) # 当智能体与目标的距离等于5m时,开始采取势场法来形成正三角形队形 if get_distance(agent1_pos, target_pos) <= 5: state = "FORM" elif state == "FORM": agent1_pos, agent1_vel, agent1_ang = form_triangle(agent1_pos, agent1_vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel, k_att, k_rep, r_rep) agent2_pos, agent2_vel, agent2_ang = form_triangle(agent2_pos, agent2_vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel, k_att, k_rep, r_rep) agent3_pos, agent3_vel, agent3_ang = form_triangle(agent3_pos, agent3_vel, target_pos, max_vel, max_ang_vel, k_att, k_rep, r_rep) # 当智能体与目标的距离大于5m时,回到追击目标状态 if get_distance(agent1_pos, target_pos) > 5: state = "CHASE" # 绘制智能体的路径 pygame.draw.lines(screen, BLUE, False, [agent1_pos, agent2_pos, agent3_pos], 2) # 绘制智能体 draw_agent(agent1_pos, GREEN) draw_agent(agent2_pos, GREEN) draw_agent(agent3_pos, GREEN) # 绘制状态 state_text = font.render("State: " + state, True, BLACK) screen.blit(state_text, (10, 10)) # 更新屏幕 pygame.display.update() # 控制帧率 clock.tick(60) ``` 运行程序后,可以看到三个智能体先追击目标,当智能体与目标的距离等于5m时,开始采取势场法来形成正三角形队形,来包围住目标: ![image1](./images/image1.png) ![image2](./images/image2.png) ![image3](./images/image3.png) ![image4](./images/image4.png)
阅读全文

相关推荐

大家在看

recommend-type

r3epthook-master.zip

VT ept进行hook,可以隐藏hook
recommend-type

邮件系统灾备方案建议及资源配置-新华人寿灾备方案

邮件系统灾备方案建议及资源配置 建议在灾备中心建立邮件系统作为南方省份公司的邮件服务器,用于分担生产中心工作负荷,北京长沙的邮件系统可以互为灾备。 灾备中心邮件系统服务器的配置 3台PC服务器(2C1G)(邮件接收、发送服务器及前端邮件服务器) 2台PC服务器(2C4G)(后台邮件服务器) 1台PC服务器(2C2G)(域用户管理及DNS服务器) 应用环境 Exchange 2003 北京 长沙 北方各省公司的 生产邮件服务器 南方各省公司的 备份邮件服务器 南方各省公司的 生产邮件服务器 北方各省公司的 备份邮件服务器 底层数据 复制 底层数据 复制
recommend-type

SSL and TLS Theory and Practice.pdf

SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf SSL and TLS Theory and Practice.pdf
recommend-type

QT实现动画右下角提示信息弹窗

QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动画右下角提示信息弹窗QT实现动
recommend-type

HP 3PAR 存储配置手册(详细)

根据HP原厂工程师的指导,把每一步的详细配置过程按配置顺序都用QQ进行了截图,并在每张截图下面都有详细说明,没接触过3PAR的人用这个手册完全可以完成初始化的配置过程,包括加主机、加CPG、加VV、映射,另外还包括这个存储的一些特殊概念的描述。因为是一点点做出来的,而且很详细。

最新推荐

recommend-type

MySQL下载和安装 win10 64位 MySQL8.0的教程图解

另一种选择是MSI格式,它提供了一个图形化的安装过程。尽管两种方式最终效果相同,ZIP文件提供了更多的灵活性和更低的系统耦合度。 下载完成后,你需要解压文件。解压后,记得记下文件夹的位置,因为这将是MySQL...
recommend-type

pytorch VGG11识别cifar10数据集(训练+预测单张输入图片操作)

在实现VGG11模型识别CIFAR-10数据集的过程中,我们首先需要定义VGG Block,这是一个包含多个卷积层、ReLU激活函数和最大池化层的序列。`vgg_block`函数接收三个参数:`num_convs`(卷积层的数量)、`in_channels`...
recommend-type

基于IView中on-change属性的使用详解

IView是一个基于Vue.js的UI组件库,它提供了许多实用的组件和指令,可以帮助开发者快速构建Web应用程序。在IView中,on-change属性是一个非常重要的属性,它可以用来监听输入框、选择框、复选框等控件的变化,但是,...
recommend-type

python实点云分割k-means(sklearn)详解

点云分割是计算机视觉和机器学习领域中的一个重要任务,它涉及到将三维空间中的点集划分为不同的区域或类。在给定的文件中,我们看到使用Python和scikit-learn库(sklearn)来实现点云分割的一个实例,具体是通过k-...
recommend-type

vue 表单之通过v-model绑定单选按钮radio

在这个例子中,我们创建了一个名为`gender`的数据模型,并使用`v-model`将其与两个单选按钮绑定。当用户选择其中一个单选按钮时,Vue会自动更新`gender`的值,同时`&lt;p&gt;`标签也会反映出当前选中的值。 ### 二、处理...
recommend-type

易语言例程:用易核心支持库打造功能丰富的IE浏览框

资源摘要信息:"易语言-易核心支持库实现功能完善的IE浏览框" 易语言是一种简单易学的编程语言,主要面向中文用户。它提供了大量的库和组件,使得开发者能够快速开发各种应用程序。在易语言中,通过调用易核心支持库,可以实现功能完善的IE浏览框。IE浏览框,顾名思义,就是能够在一个应用程序窗口内嵌入一个Internet Explorer浏览器控件,从而实现网页浏览的功能。 易核心支持库是易语言中的一个重要组件,它提供了对IE浏览器核心的调用接口,使得开发者能够在易语言环境下使用IE浏览器的功能。通过这种方式,开发者可以创建一个具有完整功能的IE浏览器实例,它不仅能够显示网页,还能够支持各种浏览器操作,如前进、后退、刷新、停止等,并且还能够响应各种事件,如页面加载完成、链接点击等。 在易语言中实现IE浏览框,通常需要以下几个步骤: 1. 引入易核心支持库:首先需要在易语言的开发环境中引入易核心支持库,这样才能在程序中使用库提供的功能。 2. 创建浏览器控件:使用易核心支持库提供的API,创建一个浏览器控件实例。在这个过程中,可以设置控件的初始大小、位置等属性。 3. 加载网页:将浏览器控件与一个网页地址关联起来,即可在控件中加载显示网页内容。 4. 控制浏览器行为:通过易核心支持库提供的接口,可以控制浏览器的行为,如前进、后退、刷新页面等。同时,也可以响应浏览器事件,实现自定义的交互逻辑。 5. 调试和优化:在开发完成后,需要对IE浏览框进行调试,确保其在不同的操作和网页内容下均能够正常工作。对于性能和兼容性的问题需要进行相应的优化处理。 易语言的易核心支持库使得在易语言环境下实现IE浏览框变得非常方便,它极大地降低了开发难度,并且提高了开发效率。由于易语言的易用性,即使是初学者也能够在短时间内学会如何创建和操作IE浏览框,实现网页浏览的功能。 需要注意的是,由于IE浏览器已经逐渐被微软边缘浏览器(Microsoft Edge)所替代,使用IE核心的技术未来可能面临兼容性和安全性的挑战。因此,在实际开发中,开发者应考虑到这一点,并根据需求选择合适的浏览器控件实现技术。 此外,易语言虽然简化了编程过程,但其在功能上可能不如主流的编程语言(如C++, Java等)强大,且社区和技术支持相比其他语言可能较为有限,这些都是在选择易语言作为开发工具时需要考虑的因素。 文件名列表中的“IE类”可能是指包含实现IE浏览框功能的类库或者示例代码。在易语言中,类库是一组封装好的代码模块,其中包含了各种功能的实现。通过在易语言项目中引用这些类库,开发者可以简化开发过程,快速实现特定功能。而示例代码则为开发者提供了具体的实现参考,帮助理解和学习如何使用易核心支持库来创建IE浏览框。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

STM32F407ZG引脚功能深度剖析:掌握引脚分布与配置的秘密(全面解读)

![STM32F407ZG引脚功能深度剖析:掌握引脚分布与配置的秘密(全面解读)](https://tapit.vn/wp-content/uploads/2019/01/cubemx-peripheral-1024x545.png) # 摘要 本文全面介绍了STM32F407ZG微控制器的引脚特性、功能、配置和应用。首先概述了该芯片的引脚布局,然后详细探讨了标准外设、高级控制以及特殊功能引脚的不同配置和使用方法。在此基础上,文章深入分析了引脚模式配置、高级配置技巧,并提供了实际应用案例,如LED控制和串口通信。在设计方面,阐述了引脚布局策略、多层板设计及高密度引脚应用的解决方案。最后,介绍
recommend-type

给出文档中问题的答案代码

您提到的是需要编写MATLAB代码来实现文档中的实验任务。以下是根据文档内容编写的MATLAB代码示例: ```matlab % 上机2 实验代码 % 读取输入图像 inputImage = imread('your_face_image.jpg'); % 替换为您的图像文件路径 if size(inputImage, 1) < 1024 || size(inputImage, 2) < 1024 error('图像尺寸必须大于1024x1024'); end % 将彩色图像转换为灰度图像 grayImage = rgb2gray(inputImage); % 调整图像大小为5
recommend-type

Docker构建与运行Next.js应用的指南

资源摘要信息:"rivoltafilippo-next-main" 在探讨“rivoltafilippo-next-main”这一资源时,首先要从标题“rivoltafilippo-next”入手。这个标题可能是某一项目、代码库或应用的命名,结合描述中提到的Docker构建和运行命令,我们可以推断这是一个基于Docker的Node.js应用,特别是使用了Next.js框架的项目。Next.js是一个流行的React框架,用于服务器端渲染和静态网站生成。 描述部分提供了构建和运行基于Docker的Next.js应用的具体命令: 1. `docker build`命令用于创建一个新的Docker镜像。在构建镜像的过程中,开发者可以定义Dockerfile文件,该文件是一个文本文件,包含了创建Docker镜像所需的指令集。通过使用`-t`参数,用户可以为生成的镜像指定一个标签,这里的标签是`my-next-js-app`,意味着构建的镜像将被标记为`my-next-js-app`,方便后续的识别和引用。 2. `docker run`命令则用于运行一个Docker容器,即基于镜像启动一个实例。在这个命令中,`-p 3000:3000`参数指示Docker将容器内的3000端口映射到宿主机的3000端口,这样做通常是为了让宿主机能够访问容器内运行的应用。`my-next-js-app`是容器运行时使用的镜像名称,这个名称应该与构建时指定的标签一致。 最后,我们注意到资源包含了“TypeScript”这一标签,这表明项目可能使用了TypeScript语言。TypeScript是JavaScript的一个超集,它添加了静态类型定义的特性,能够帮助开发者更容易地维护和扩展代码,尤其是在大型项目中。 结合资源名称“rivoltafilippo-next-main”,我们可以推测这是项目的主目录或主仓库。通常情况下,开发者会将项目的源代码、配置文件、构建脚本等放在一个主要的目录中,这个目录通常命名为“main”或“src”等,以便于管理和维护。 综上所述,我们可以总结出以下几个重要的知识点: - Docker容器和镜像的概念以及它们之间的关系:Docker镜像是静态的只读模板,而Docker容器是从镜像实例化的动态运行环境。 - `docker build`命令的使用方法和作用:这个命令用于创建新的Docker镜像,通常需要一个Dockerfile来指定构建的指令和环境。 - `docker run`命令的使用方法和作用:该命令用于根据镜像启动一个或多个容器实例,并可指定端口映射等运行参数。 - Next.js框架的特点:Next.js是一个支持服务器端渲染和静态网站生成的React框架,适合构建现代的Web应用。 - TypeScript的作用和优势:TypeScript是JavaScript的一个超集,它提供了静态类型检查等特性,有助于提高代码质量和可维护性。 - 项目资源命名习惯:通常项目会有一个主目录,用来存放项目的源代码和核心配置文件,以便于项目的版本控制和团队协作。 以上内容基于给定的信息进行了深入的分析,为理解该项目的构建、运行方式以及技术栈提供了基础。在实际开发中,开发者应当参考更详细的文档和指南,以更高效地管理和部署基于Docker和TypeScript的Next.js项目。