基于模拟退火算法无人机药品配送路线规划(条件:距离近优先)附Matlab代码

Matlab仿真:无人机药品紧急配送的模拟退火算法优化
文章介绍了使用Matlab进行无人机药品紧急配送路线规划的问题,通过数学建模和模拟退火算法,旨在优化配送路径,优先考虑病人数量多的站点,并兼顾累计最短距离。文中提供了部分代码示例,展示了如何计算城市间距离和利用模拟退火算法进行路径优化。

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⛄ 内容介绍

某市引进一架专业大型无人机用于紧急状态下的药品投递,每个站点只能投放一次,可选择指派任意站点的无人机起飞出发完成投递任务,但必须在配送完毕后返回原来的站点。站点地理位置坐标(单位为公理)如下图所示。每个站点及容纳的病人数量见附件.mat数据,现要求通过数学建模,在保证速度和优先救治病人数量多的站点前提下,提供药品紧急配送策略。考虑每个站点的病人数量,优先给病人数量多的站点配送,同时兼顾累计最短距离.

在无人机药品配送路线规划中,我们可以将城市视为药品需要配送的目标地点,无人机从起点出发,经过所有目标地点,并返回起点。

下面是一个基于模拟退火算法的简单示例步骤:

  1. 定义问题:将目标地点表示为城市,并计算城市之间的距离矩阵。

  2. 初始化路径:随机生成一个初始路径,即一条访问所有城市的路径。

  3. 计算目标函数:计算当前路径的总距离作为目标函数值。

  4. 迭代优化:通过模拟退火算法进行迭代优化,每次迭代中,对当前路径进行微小变化(例如交换两个城市的位置),并计算新路径的总距离。

    • 如果新路径的总距离更短,则接受该变化。

    • 如果新路径的总距离更长,则根据一定概率(例如按照Metropolis准则)决定是否接受该变化,以避免陷入局部最优解。

  5. 终止条件:当达到一定的迭代次数或满足停止准则(例如连续多次迭代后目标函数值变化较小)时,停止迭代。

  6. 输出结果:返回迭代过程中最优的路径作为最终的无人机药品配送路线。

⛄ 部分代码

clc,clear,close all;%% ------------------------------------------------------------------------%加载数据load data_all.matdata = zeros(25,2);data(:,1) = data_all(:,2);data(:,2) = data_all(:,3);%% ------------------------------------------------------------------------%模拟退火参数设置n = size(data,1);  %站点数量T = 100*n;         %初始温度L = 100;           %马尔可夫链长度K = 0.99;          %衰减参数%% ------------------------------------------------------------------------%站点坐标结构体cp = struct([]);for i = 1:n    cp(i).x = data(i,1);    cp(i).y = data(i,2);endendfigure(2);plot(len, 'LineWidth', 1.1)grid on;xlabel('迭代次数')ylabel('目标函数值')title('适应度进行曲线')disp('优化结束')%% ------------------------------------------------------------------------%计算路线总长度函数function len = funcp(cp,n)len = 0;for i = 1:n-1    len = len+sqrt((cp(i).x-cp(i+1).x)^2+(cp(i).y-cp(i+1).y)^2);  %累计欧氏距离endlen = len+sqrt((cp(n).x-cp(1).x)^2+(cp(n).y-cp(1).y)^2);end

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 范叶满、沈楷程、王东、翟长远、张海辉.基于模拟退火算法的无人机山地作业能耗最优路径规划[J].农业机械学报, 2020, 51(10):8.DOI:10.6041/j.issn.1000-1298.2020.10.005.

[2] 张维,马志华,杨洋洋,等.基于改进遗传模拟退火算法的刀具准时化配送路径规划[J].现代制造工程, 2020.DOI:10.16731/j.cnki.1671-3133.2020.10.015.

[3] 田昀,梁海龙.基于模拟退火算法的物流配送路径优化问题分析[J].交通科技与经济, 2013, 15(5):4.DOI:10.3969/j.issn.1008-5696.2013.05.023.

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