智能跟蹤控制系統(tǒng)的動畫仿真設(shè)計(jì)

　　4.1 導(dǎo)入功能設(shè)計(jì)

　　研究軌跡跟蹤系統(tǒng)需要采集和處理大量的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)的來源方式具有多樣性，可以是系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)，也可以是若干智能體設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。導(dǎo)入模塊的功能是將這些外部數(shù)據(jù)以規(guī)則的方式存貯在仿真軟件指定的存儲器中。圖3為該仿真軟件的數(shù)據(jù)流圖。

　　當(dāng)仿真對象發(fā)生變化時，只要在存儲器中導(dǎo)入新的跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，無需改變?nèi)魏纬绦虼a,就可以進(jìn)行新系統(tǒng)的仿真。導(dǎo)入功能將數(shù)據(jù)的供給與動畫實(shí)現(xiàn)程序獨(dú)立開來，使整個仿真軟件不受數(shù)據(jù)來源情況復(fù)雜的限制。

　　圖3 仿真軟件數(shù)據(jù)流圖

　　4.2 opengl動畫開發(fā)設(shè)計(jì)

　　opengl圖形系統(tǒng)是行業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛接納的2d/3d圖形api[6]，其跨平臺性和優(yōu)越的三維動畫特性可以滿足仿真軟件的需求。基于第2節(jié)對程序各個功能模塊進(jìn)行的需求和能力分析，設(shè)計(jì)開發(fā)了軌跡跟蹤動畫實(shí)現(xiàn)代碼。該模塊只向指定存儲器讀取軌跡跟蹤行為的數(shù)據(jù)，并且留有控制指令接口，實(shí)現(xiàn)了動畫核心程序的重用和可擴(kuò)展。程序流程如圖4所示。

　　圖4 opengl三維動畫程序流程圖

　　將第3節(jié)建立的智能跟蹤控制系統(tǒng)模型分別運(yùn)用matlab和三維動畫仿真軟件進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果分別如圖5，圖6所示。

　　圖5 matlab仿真結(jié)果

　　圖6 三維動畫仿真結(jié)果

　　圖5是matlab仿真結(jié)果，我們只能觀察到跟蹤過程完成后的情況，其中sys1、sys2、sys3的點(diǎn)線分別表示智能跟蹤系統(tǒng)一、系統(tǒng)二、系統(tǒng)三的軌跡。圖6是三維動畫仿真結(jié)果，如圖6所示，目標(biāo)為紅色，其運(yùn)動軌跡為紅色橢圓，顏色分別為橙色、綠色、藍(lán)色的智能體從不同空間位置出發(fā)，以各自的路徑和速度進(jìn)入目標(biāo)軌跡，然后沿著目標(biāo)軌跡跟蹤目標(biāo)。從圖6(b)中可以看到綠色智能體跟蹤速度最快，進(jìn)入目標(biāo)軌跡后幾乎與目標(biāo)重合。對比兩種軟件的仿真效果，三維動畫仿真能更加直觀地表現(xiàn)出智能體跟蹤運(yùn)動過程。