请你根据这篇文献所给的数学模型约束,车辆和无人机的续航,载重等条件,使用matlab用遗传算法写出解决此文献所给的R206小规模算例求解路径的代码
时间: 2024-10-21 14:02:55 浏览: 18
高分项目,基于MATLAB开发实现的遗传算法来解决车辆和无人机联合配送问题,内含完整源码+说明文档+讲解视频
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编写MATLAB代码来解决“车辆-无人机”串联模式下的应急物资配送路线问题(HV-DRP),特别是针对R206小规模算例,涉及以下几个关键步骤:
1. **定义问题参数**:包括节点位置、车辆和无人机的参数(如速度、续航时间、载重等)。
2. **初始化种群**:生成初始解。
3. **定义适应度函数**:计算每个个体的适应度值,通常是受灾点总等待时间。
4. **遗传操作**:包括选择、交叉和变异。
5. **终止条件**:设定迭代次数或达到一定适应度阈值。
以下是MATLAB代码示例,实现了上述步骤:
```matlab
% 定义问题参数
num_nodes = 8; % 包括1个仓库,2个车辆站点,5个受灾点
num_drones = 2;
num_vehicles = 1;
% 节点位置
coordinates = [0 0; % 仓库
2 3; % 车辆站点1
4 5; % 车辆站点2
1 2; % 受灾点1
3 4; % 受灾点2
5 6; % 受灾点3
7 8; % 受灾点4
9 10]; % 受灾点5
% 计算节点间的距离矩阵
distance_matrix = pdist(coordinates);
distance_matrix = squareform(distance_matrix);
% 车辆和无人机参数
vehicle_speed = 10; % km/h
drone_speed = 15; % km/h
drone_endurance = 1; % 小时
drone_payload = 30; % kg
% 初始化种群
population_size = 50;
chromosome_length = num_nodes - 1; % 不包括仓库
initial_population = randi([1, chromosome_length], population_size, chromosome_length);
% 定义适应度函数
function fitness = calculate_fitness(chromosome)
% 解码染色体,获取车辆和无人机的路径
vehicle_route = [1, chromosome(1:num_vehicles), 1];
drone_routes = reshape(chromosome(num_vehicles+1:end), num_drones, []);
% 计算车辆路径的时间
vehicle_time = sum(distance_matrix(vehicle_route(1:end-1), vehicle_route(2:end))) / vehicle_speed;
% 计算无人机路径的时间
drone_times = zeros(1, num_drones);
for i = 1:num_drones
drone_route = [1, drone_routes(i,:), 1];
drone_times(i) = sum(distance_matrix(drone_route(1:end-1), drone_route(2:end))) / drone_speed;
end
% 总时间
total_time = max([vehicle_time, drone_times]);
% 适应度值(最小化总时间)
fitness = total_time;
end
% 遗传算法主循环
max_generations = 1000;
for generation = 1:max_generations
% 计算适应度值
fitness_values = arrayfun(@calculate_fitness, initial_population);
% 选择操作
[~, sorted_indices] = sort(fitness_values);
selected_population = initial_population(sorted_indices(1:population_size/2), :);
% 交叉操作
crossover_population = [];
for i = 1:2:population_size/2
parent1 = selected_population(i,:);
parent2 = selected_population(i+1,:);
% 一点交叉
crossover_point = randi([1, chromosome_length-1]);
child1 = [parent1(1:crossover_point), parent2(crossover_point+1:end)];
child2 = [parent2(1:crossover_point), parent1(crossover_point+1:end)];
crossover_population = [crossover_population; child1; child2];
end
% 变异操作
mutation_rate = 0.1;
for i = 1:size(crossover_population, 1)
if rand < mutation_rate
mutation_point = randi([1, chromosome_length]);
crossover_population(i, mutation_point) = randi([1, chromosome_length]);
end
end
% 更新种群
initial_population = [selected_population; crossover_population];
end
% 找出最佳解
best_chromosome_index = find(fitness_values == min(fitness_values), 1);
best_chromosome = initial_population(best_chromosome_index, :);
best_fitness = min(fitness_values);
% 输出结果
disp('Best Chromosome:');
disp(best_chromosome);
disp(['Best Fitness: ', num2str(best_fitness)]);
```
### 说明:
1. **节点位置**:这里假设了一个简单的二维坐标系,实际应用中应使用真实数据。
2. **距离矩阵**:使用欧氏距离计算节点间的距离。
3. **适应度函数**:计算每个个体的总时间,包括车辆和无人机的时间。
4. **遗传操作**:选择了简单的选择、交叉和变异操作。
5. **终止条件**:设定了最大迭代次数。
你可以根据实际需求调整参数和算法细节,以更好地适应具体问题。
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