基于复杂网络控制及多智能体系统的人群行为仿真研究

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人群仿真技术在安全管理、计算机动画及虚拟现实等众多领域有着广泛的应用。而当前人群行为仿真中面临的行为模型真实性差,人群行为生成方法单一等问题,本文开展了人群行为仿真关键技术的研究。分别从复杂网络控制算法、人群行为建模、人群基本行为生成等方面,对人群的行为建模技术进行了深入研究,提出了相应的行为规则,建立了人群行为模型,并开发了基于复杂网络控制和多智能体的人群行为仿真演示系统。本文主要研究内容概括如下:一、首先对在国内外研究现状进行了概述,重点介绍了复杂网络控制理论和多智能体系统控制算法研究人群行为的优缺点及现状,提出结合复杂网络控制算法和多智能体技术开展人群行为仿真研究,为后文的人群行为仿真模型的提出做铺垫。二、介绍了复杂网络控制和多智能体系统,对复杂网络控制和多智能体系统的相关概念、基本思想以及在各个领域中的应用进行了叙述。然后将复杂网络控制与多智能体网络模型进行了比较,指出了二者之间的联系,分析了各自在人群行为仿真中的优缺点,并提出了将两者结合的思想以及其优越性,为复杂网络控制算法及多智能体系统相结合奠定了理论基础。三、对复杂网络控制算法进行了研究,详细分析和阐述了蜂拥控制算法和牵制控制算法的思想和具体结构,对基本的控制算法和位置优化的方法进行了研究,并对两者平衡状态下的指标进行了分析。经验证该方法反映了复杂网络控制算法的可行性以及对人群特性描述的高效性。四、利用复杂网络控制算法构建了人群及智能体基本行为模型。对人群基本行为规则和基本行为规律进行分析,生成了智能体的信息感知模型、行为控制模型和行为决策模型,重点对行为控制模型进行了研究,根据感知信息和控制算法进行行为决策,从而产生更加复杂的行为,模型符合人群行为规律特征。五、最后结合视景仿真建模软件、交互界面设计软件,利用生成的人群行为模型,开发出一个基于复杂网络控制算法和多智能体系统的人群仿真演示系统,来仿真人群在突发事件下的行为。该仿真演示系统能生成较为逼真的人群行为动画,验证了复杂网络控制算法及人群行为模型的可行性与适用性。
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