2019,55(4)
1 引言
自动化搬运设备是先进物流系统的核心组成部分,
其能加快物流运输、缩短生产周期以及提高效益等,自
动导引小车(Automatic Guided Vehicle ,AGV)被广泛
应用到仓储物流系统领域
[1-2]
。AGV 的运行路径直接影
响到其运输效率,路径规划已成为物流运输领域的研究
热点,AGV 的路径规划是控制 AGV 按照一定的性能指
标(路径最短、时间最小、损耗最低等)完成作业
[3]
。
许多学者对路径规划进行了大量的研究,例如人工
势场法
[4]
、A*算法
[5]
、拓扑结构
[6]
以及神经网络
[7]
等,然而
这些算法存在计算量大、鲁棒性弱以及缺乏适应性等
缺点。
基于信息素负反馈的超启发式蚁群优化算法
薛文艳,赵 江,郝崇清,刘慧贤
河北科技大学 电气工程学院,石家庄 050011
摘 要:针对蚁群算法应用于自动导引小车路径规划收敛速度慢、极易陷入局部最优的缺点,提出一种基于信息素
负反馈的超启发式蚁群优化(ACONhh)算法。该算法充分利用历史搜索信息和持续获得错误经验,较快引导蚁群
探索最优路径 ;分层化选择可行节点,加快算法初期收敛速度 ;设置挥发因子呈类抛物线变化以及调整信息素更新
机制,改善路径全局的随机搜索特性。通过严格的数学方式证明了 ACONhh 算法具有收敛性。仿真和实验结果表
明,该算法的收敛速度以及全局搜索性能显著优于目前流行的ACO、ACOhh 和ACOihh 算法。
关键词:自动导引小车;路径规划;蚁群优化算法;信息素负反馈;分层化选择
文献标志码:A 中图分类号:TP242.6 doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1711-0301
薛文艳,赵江,郝崇清,等. 基于信息素负反馈的超启发式蚁群优化算法. 计算机工程与应用,2019,55(4):163-172.
XUE Wenyan, ZHAO Jiang, HAO Chongqing, et al. Hyper heuristic ant colony optimization algorithm based on phero-
mone negative feedback. Computer Engineering and Applications, 2019, 55(4):163-172.
Hyper Heuristic Ant Colony Optimization Algorithm Based on Pheromone Negative Feedback
XUE Wenyan, ZHAO Jiang, HAO Chongqing, LIU Huixian
College of Electrical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050011, China
Abstract:The existing ant colony algorithm is applied to the path planning of automated guided vehicle, which is slow in
the convergence and easily fails into the local optimum. To solve these problems, this paper proposes a Hyper Heuristic
Ant Colony Optimization algorithm based on pheromone negative feedback(ACONhh)for path planning of mobile robots.
The algorithm makes full use of historical search information and continues to gain error experience, thus further leads ant
colony to explore optimal path. Hierarchical selection of feasible nodes is adopted to accelerate the initial convergence
rate of the algorit hm. Meanwhile, the volatility factor changes constantly with an analogous parabola , and phero mone
update mechanism is adjusted to improve the randomness of global search. The convergence of ACONhh algorithm is
strictly proved. Simulation and experimental results show that the convergence speed and global search performance of
the proposed algorithm are outperform those of popular ACO, ACOhh and ACOihh algorithms.
Key words:automated guided vehicle; path planning; ant colony optimization; pheromone negative feedback mechanism;
hierarchical selection
基金项目:国家自然科学基金(No.51507048);河北省自然科学基金(No.F2014208013)。
作者简介:薛文艳(1992—),女,硕士生,主要研究领域为地面机器人路径规划及其控制技术;赵江(1958—),男,教授,硕士生导
师,主要研究领域为过程参数检测与智能控制技术;郝崇清(1981—),通讯作者,男,博士,副教授,主要研究领域为智
能控制技术,E-mail:haochongqing@hebust.edu.cn ;刘慧贤(1983—),女,博士,副教授。
收稿日期:2017-11-21 修回日期:2018-01-05 文章编号:1002-8331(2019)04-0163-10
CNKI 网络出版:2018-04-18, http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2127.TP.20180417.1720.014.html
Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用
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ChaoXing