《上海海洋大学》2014年硕士论文

发布时间：2016-05-29 12:05

  本文关键词：人工鱼的智能行为控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

《上海海洋大学》 2014年

人工鱼的智能行为控制研究

黄思浩  

【摘要】：人工生命是由信息及生命等多种领域学科交互后的产物，它是21世纪最热门的研究方向之一。人工生命主要是以自然生命作为研究对象，以模拟自然生命过程机理作为主要研究内容，并且以扩展自然生命特性作为研究的终极目标。采用人工生命的手段再现自然生命特性，不仅帮助人们更好地了解自然以及最终受益于自然，而且能够对研究自然动画及智能机器人等相关领域提供借鉴作用，由此可见人工生命的研究具有不可估量的重大意义。 基于软件的虚拟自然生物是人工生命的一个重要研究分支，即通过对自然生物进行行为建模，利用计算机等设备再现生物行为。但是，当前在生物行为建模中仍存在着一些不足之处：（1）目前生物行为决策模型仅将其周围外部环境信息作为其行为决策依据，忽略其自身内部状态信息，并默认其内部状态为理想情况。（2）已有研究者通过实验证明生物的行为决策与其自身情感状态密切相关，而当前的行为决策模型都忽视生物情感这一重要特性。（3）生物的集群过程是个体间不断交互的过程，交互个体的选择方式对生物集群行为具有重大影响，但当前模型都采用基于半径R的方式选择交互个体，采用此方式不仅使交互个体数量受距离R所限制，而且缺乏相关生物理论依据。（4）当前众多模拟实验仅在一维空间中对生物模型进行构建，但在一维空间中构建生物模型势必会忽略生物的转向以及碰撞等相关问题。 由于鱼类的行为模式与其它自然生物相类似，在自然生物界具有一定代表性，因此本论文以涂晓媛[1]博士建立的人工鱼作为研究对象，，以生物科学以及其它相关学科的有关研究成果作为研究理论依据，以生物智能以及人工生命的理论和方法作为研究手段，将人工生命以及生物智能行为合理地整合起来，研究虚拟人工鱼的智能行为控制方法，最后构建出具有高度符合自然生态角色的人工鱼智能行为仿真动画系统。本论文的工作主要包含以下几个方面： （1）研究个体人工鱼的行为控制方法 本文以鱼类具有情感特性以及情感影响生物行为决策能力为依据，在传统人工鱼行为框架中引入情感因素，提出一种基于情感的个体人工鱼行为控制模型。首先，以人工情感为理论依据，建立模糊情感推理模型；其次，将模糊情感推理模型与CMAC(Cerebellar Model Articulation Controller)神经网络相结合，建立一种混合模型，以此进行行为决策；最后，依据行为决策提出一种基于权值的人工鱼路径选择策略。 （2）研究群体人工鱼的行为控制方法 针对目前生物集群行为模型在设计交互个体机制上的缺陷，本文提出一种基于拓扑距离的人工鱼集群行为模型。首先，以Ballerini[2]等人的研究成果作为理论依据，采用拓扑距离的方式选择交互个体，并对交互个体数量进行限制；其次，为生物个体划分一个同步区域，采用先聚拢后同步的集群策略模式；最后，根据模拟集群行为过程中易产生穿透现象的缺陷，从系统开销以及应用场景角度出发，提出一种碰撞处理方案。 （3）虚拟环境下人工鱼智能行为仿真动画的设计与实现 本文将计算机图形学相关知识作为理论基础，并结合OpenGL图形库与C++编程语言，在Visio Studio2010环境下设计并实现了基于人工鱼行为控制方法的仿真动画系统。该系统分别模拟了人工鱼的个体行为以及群体行为，主要包括人工鱼的捕食、逃逸、集群等常见行为。 本文分别提出了基于情感的人工鱼行为控制模型以及基于拓扑距离的人工鱼集群行为模型，通过理论分析表明本文提出的人工鱼行为控制方法更好地符合自然生物特性，并利用仿真动画证明了方法可行性及有效性，为研究人工生物行为提供了新思路。

【关键词】：
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP13
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 班晓娟;江道平;宁淑荣;尹怡欣;;计算机动画环境中基于认知的行为路径选择研究[J];电子学报;2009年04期

2 张淑军;班晓娟;陈勇;陈戈;;基于记忆的人工鱼认知模型[J];计算机工程;2007年19期

3 班晓娟;吴崇浩;王晓红;曾广平;;基于多Agent的人工鱼群自组织行为算法[J];计算机工程;2007年23期

4 王晓荣;王萌;李春贵;;基于AABB包围盒的碰撞检测算法的研究[J];计算机工程与科学;2010年04期

5 孟宪宇;薛燕荣;班晓娟;;虚拟环境下人工鱼感知融合模型研究[J];计算机应用研究;2009年03期

6 班晓娟;宁淑荣;涂序彦;;人工鱼群高级自组织行为研究[J];自动化学报;2008年10期

7 祝宇虹;毛俊鑫;;基于人工情感与Q学习的机器人行为决策[J];机械与电子;2011年07期

8 文卫蔚;范利君;白云菲;;基于Sphere和OBB混合的碰撞检测算法[J];软件;2011年05期

9 赵光俊;张文俊;张目;林爱华;;鱼群动画的行为规划[J];上海大学学报(自然科学版);2007年02期

10 马登武;叶文;李瑛;;基于包围盒的碰撞检测算法综述[J];系统仿真学报;2006年04期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏业启,于中;酚醛树脂生产的微机自动控制系统[J];工程塑料应用;2000年05期

2 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期

3 刘兴远,郭伟,林文修,杜文龙,易珂;重庆地区混凝土构件碳化规律的神经网络描述[J];四川建筑科学研究;2004年04期

4 丁晓贵;神经网络在非线性系统参数辨识中应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期

5 路子贇;一种CMAC神经网络的直接地址映射[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期

6 丁晓贵;基于径基网络的水处理系统模型[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年03期

7 丁晓贵;;一种自适应性神经元控制器研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年04期

8 闻学;刘新荣;易立;;神经网络反分析在柳山隧道中的应用[J];地下空间与工程学报;2009年05期

9 郭亨波;倪丽萍;蒋欣;;地下空间轴向包围盒树三维碰撞检测算法研究[J];地下空间与工程学报;2010年04期

10 杨凤山,李颖宏,李正熙;混合PID的设计及仿真研究[J];北方工业大学学报;2003年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年

2 戎袁杰;汤洪海;郑雪生;王荣蓉;李春文;;单相并联有源滤波器的神经网络控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

3 孟庆金;权悦;景绍洪;;热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

4 闫艳霞;李宏武;刘杰伟;冯伟;;颗粒镁喷吹氮气流量控制中BP神经网络整定PID控制器的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年

5 邵珂;吴志刚;杨超;;基于神经模糊理论的阵风响应减缓控制律研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

6 叶萍;韩如成;;直接转矩控制系统智能开关状态选择器的应用与发展[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年

7 胡林静;任小艺;;直升机实验模型的仿真研究[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年

8 曹宁;宋扬;沙济彰;;自组织特征映射网络在分形图象编码中的应用[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年

9 王莉;罗海;;污水处理出水水质软测量虚拟仪器的设计及实现[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会（MCMI'2007）论文集（下册）[C];2007年

10 李国庆;于娜;;基于BP网络的电网功率传输能力的计算方法[A];“电力大系统灾变防治和经济运行重大课题”部分专题暨第九届全国电工数学学术年会论文集[C];2003年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 汤亮;基于综合效益评价的陶瓷产品全生命周期理论研究及应用[D];武汉理工大学;2010年

2 刘美玲;融合多元环境因子的水稻重金属污染水平遥感评估模型[D];中国地质大学（北京）;2011年

3 杨铭;基于主动转向和横摆力矩控制的多轴车辆制动稳定性研究[D];吉林大学;2011年

4 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年

5 董本志;管件带坡口相贯线数控切割建模与仿真研究[D];东北林业大学;2010年

6 邹伟;三维地质勘查软件核心技术研究与实现[D];中国地质科学院;2010年

7 王义萍;基于基底神经节的机器人行为选择与行为序列学习方法[D];南京理工大学;2010年

8 刘波平;近红外光谱技术在多组分检测及模式识别中的应用研究[D];南京理工大学;2011年

9 郁松;3D虚拟现实内镜手术仿真关键技术研究[D];中南大学;2011年

10 张奇勋;认知无线网络中导频信道设计和自组织关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年

2 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年

3 杨书显;基于PSO算法的氧乐果合成过程建模与控制研究[D];郑州大学;2010年

4 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

6 王存刚;基于ADAMS的船载特种起重机动力学仿真与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 孙敬武;基于周期图和神经网络船舶运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

8 张雅妮;基于粒子群算法模糊控制自动舵的研究与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年

9 缪儒欢;基于XNA的虚拟装配技术研究[D];大连理工大学;2010年

10 张艳;基于模糊神经网络的集中供热负荷预测[D];辽宁工程技术大学;2009年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘东;张振玲;赵亚辉;唐文乔;张春光;;鱼类嗅觉器官的形态与生理研究进展[J];动物学杂志;2005年06期

2 王守臣,诸静,赵建章,王学智;基于多值逻辑电路和二值PLA的硬件模糊控制器[J];电子学报;1998年08期

3 班晓娟,曾广平,涂序彦;基于自学习的人工鱼感知系统设计与实现[J];电子学报;2004年12期

4 ;Acceleration Factor Harmonious Particle Swarm Optimizer[J];International Journal of Automation and Computing;2006年01期

5 刘丰,庄越挺,罗忠祥,潘云鹤;基于多自主智能体的群体动画创作[J];计算机研究与发展;2004年01期

6 泥宗涛,余英林;基于分层包围盒的连续碰撞检测加速算法[J];计算机工程与应用;2000年10期

7 潘振宽;李建波;;基于压缩的AABB树的碰撞检测算法[J];计算机科学;2005年02期

8 孟宪宇;尹怡欣;班晓娟;涂序彦;;基于模糊神经网络的人工鱼虚拟味觉系统研究[J];计算机科学;2008年01期

9 王兆其,赵沁平,汪成为;面向对象碰撞检测方法及其在分布式虚拟环境中的应用[J];计算机学报;1998年11期

10 孟宪宇;涂序彦;;广义人工生命概述[J];计算机应用研究;2006年11期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张淑军;陈戈;陈勇;;人工鱼高级行为规划和运动模型研究[J];系统仿真学报;2008年13期

2 班晓娟,刘宏伟,陈泓娟,涂序彦;“人工鱼”自学习方法研究[J];计算机工程;2004年06期

3 班晓娟;曾广平;艾冬梅;涂序彦;;人工鱼的认知模型研究[J];计算机科学;2004年11期

4 张淑军;班晓娟;陈勇;陈戈;;基于记忆的人工鱼认知模型[J];计算机工程;2007年19期

5 杨国为;人工鱼的“叨食物行为”和“求偶行为”的运动规律模型[J];计算机工程与应用;2005年12期

6 王小铭;钟林海;;基于物理与生物学机理的人工鱼行为模拟[J];华南师范大学学报(自然科学版);2012年01期

7 班晓娟,陈泓娟,涂序彦;具有自学习和自进化能力的人工鱼模型设计[J];计算机应用研究;2003年05期

8 孟宪宇;薛燕荣;王昊;张军;佟玉军;;人工鱼多感知系统融合研究[J];系统仿真学报;2010年02期

9 涂晓媛,陈弘娟,涂序彦;“人工鱼”动画模型设计[J];软件世界;2000年04期

10 李晗;孟宪宇;杜鹏;王丽丽;;基于Android系统的人工鱼感知融合模型研究[J];渤海大学学报(自然科学版);2012年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孟宪宇;班晓娟;宁淑荣;涂序彦;;人工鱼虚拟嗅觉系统的研究[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张淑军;虚拟海洋环境中人工鱼的认知模型和行为控制研究[D];中国海洋大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘燚;人工鱼自学习理论及方法研究[D];苏州大学;2009年

2 黄思浩;人工鱼的智能行为控制研究[D];上海海洋大学;2014年

3 田立;基于鱼群优化概率神经网络算法的研究[D];辽宁大学;2014年

4 韩光辉;面向游戏开发的实时人工鱼系统仿真[D];北京师范大学;2010年

  本文关键词：人工鱼的智能行为控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：51537