人工势场算法matlab代码

A：

以下是一段使用 MATLAB 编写的简单人工势场算法示例：

% 设置目标点位置
goal = [10, 10];
% 设置机器人起始位置
robot = [0, 0];
% 设置障碍物，假设存在障碍物在 [5,5] 附近
obstacles = [5, 5];

% 设置人工势场算法参数
% 定义范围
x_range = [-20, 20];
y_range = [-20, 20];
% 定义力度参数
attractive_strength = 1;
repulsive_strength = 10;
% 定义最小速度和最大速度
min_velocity = 0.1;
max_velocity = 0.5;

% 定义机器人速度
velocity = max_velocity;
% 开始迭代
while norm(robot - goal) > 0.1
% 根据当前位置计算附近势场总合力
f_att = attractive_force(robot, goal, attractive_strength);
f_rep = repulsive_force(robot, obstacles, repulsive_strength);
f_total = f_att + f_rep;
% 计算机器人朝向目标点时的速度向量
v_goal = velocity * f_total / norm(f_total);
% 如果速度向量大小大于最大速度，则进行缩放
if norm(v_goal) > max_velocity
v_goal = max_velocity * v_goal / norm(v_goal);
end
% 如果速度向量大小小于最小速度，则进行扩大
if norm(v_goal) < min_velocity
v_goal = min_velocity * v_goal / norm(v_goal);
end
% 计算机器人下一步的位置
next_pos = robot + v_goal;
% 判断下一步位置是否超出范围
if is_out_of_range(next_pos, x_range, y_range)
% 如果超出范围，则随机生成下一步位置
next_pos = random_position(x_range, y_range);
end
% 更新机器人位置
robot = next_pos;
% 将机器人位置绘制在图形界面中
plot(robot(1), robot(2), 'bo', 'MarkerSize', 10);
hold on;
% 设置图形标题
title('Artificial Potential Field Algorithm');
% 设置横坐标范围
xlim(x_range);
% 设置纵坐标范围
ylim(y_range);
% 刷新图形界面
drawnow;
end

% 定义吸引势场函数
function f = attractive_force(pos, goal, attract_strength)
% 计算与目标位置的方向
direction = goal - pos;
% 计算与目标位置的距离
distance = norm(direction);
% 返回吸引力的向量
f = attract_strength * direction / distance;
end

% 定义斥力势场函数
function f = repulsive_force(pos, obstacles, repel_strength)
% 定义初始斥力力的总向量
total_force = [0,0];
% 遍历所有障碍物
for i = 1:size(obstacles, 1)
% 计算机器人和障碍物之间的距离
obs_pos = obstacles(i,:);
direction = pos - obs_pos;
distance = norm(direction);
% 如果机器人和障碍物距离小于阈值，则斥力力变为最大
if distance < 2
force = repel_strength * direction / distance^3;
% 否则，计算斥力力的大小和方向
else
force = repel_strength * direction / distance^2;
end
% 计算斥力力的总向量
total_force = total_force + force;
end
% 返回斥力力的总向量
f = total_force;
end

% 定义判断是否超出范围函数
function flag = is_out_of_range(pos, x_range, y_range)
flag = false;
if pos(1) < x_range(1) || pos(1) > x_range(2) || pos(2) < y_range(1) || pos(2) > y_range(2)
flag = true;
end
end

% 定义随机生成下一步位置函数
function pos = random_position(x_range, y_range)
pos(1) = x_range(1) + rand() * (x_range(2) - x_range(1));
pos(2) = y_range(1) + rand() * (y_range(2) - y_range(1));
end

上述代码实现了一个简单的二维人工势场算法的应用，其中 `goal`、`robot`、`obstacles` 是各自所代表的目标点位置、机器人当前位置、障碍物位置， `x_range`、`y_range` 分别是坐标的取值范围。函数 `attractive_force` 和 `repulsive_force` 分别计算吸引力和斥力力的大小和方向，函数 `is_out_of_range` 判断下一步位置是否超出范围，函数 `random_position` 随机生成下一步位置。最后的主函数中，通过循环不停地计算机器人下一步的位置，并连续绘制出机器人的轨迹，直到机器人到达目标点。