基于改进鲸鱼优化算法的丘陵山区田块全覆作业路径规划

S147.2; 为了解决丘陵山区单田块作业全覆盖路径规划以及多田块作业最优遍历顺序求解的问题,提升丘陵山区农业机械的作业质量和能耗效率,该研究设计了一种基于改进鲸鱼优化算法的路径规划方法.首先利用电子地图获取作业区域的数字高程模型(digital elevation model,DEM)并提取作业区域经纬度信息,基于提取数据构建和绘制田块模型.然后,在单田块全覆盖路径规划中引入能耗模型用于寻找最佳作业方向角,以实现单田块作业能耗最优的全覆盖路径规划.最后,针对鲸鱼优化算法容易陷入局部最优和早熟的问题,利用Tent映射进行种群初始化,同时引入非线性收敛因子a*,降低算法的振荡和不稳定性,从而求取...

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Bibliographic Details
Published in农业工程学报 Vol. 40; no. 17; pp. 61 - 70
Main Authors 李胜伶, 李金广, 赵立军, 冀杰, 任玥
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西南大学工程技术学院,重庆 400715%智能农业动力装备全国重点实验室,洛阳 471039%重庆文理学院智能制造工程学院,重庆 402160 01.09.2024
Subjects
agricultural machinery
改进鲸鱼优化算法
hill and mountain areas
丘陵山区
improved whale optimization algorithm
全覆盖
path planning
full coverage
农业机械
路径规划
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.202401075

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Summary:S147.2; 为了解决丘陵山区单田块作业全覆盖路径规划以及多田块作业最优遍历顺序求解的问题,提升丘陵山区农业机械的作业质量和能耗效率,该研究设计了一种基于改进鲸鱼优化算法的路径规划方法.首先利用电子地图获取作业区域的数字高程模型(digital elevation model,DEM)并提取作业区域经纬度信息,基于提取数据构建和绘制田块模型.然后,在单田块全覆盖路径规划中引入能耗模型用于寻找最佳作业方向角,以实现单田块作业能耗最优的全覆盖路径规划.最后,针对鲸鱼优化算法容易陷入局部最优和早熟的问题,利用Tent映射进行种群初始化,同时引入非线性收敛因子a*,降低算法的振荡和不稳定性,从而求取多田块作业的最优遍历序列.以某型号拖拉机为研究对象,分别以能耗最优和路径长度最优为目标进行作业路径规划仿真试验.仿真结果表明,按照能耗最优规划路径完成田块作业需要的总能耗为1.300 2x107J,比路径长度最优情况下的作业能耗减少22.26％,利用改进鲸鱼优化算法求解的遍历顺序进行遍历所消耗的能耗比鲸鱼优化算法求解遍历顺序进行遍历节省能耗11.71％,节能效果明显.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.202401075