智能跟蹤控制系統(tǒng)的動畫仿真設計

　　4.1 導入功能設計

　　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備的運行數(shù)據(jù)。導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。

　　當仿真對象發(fā)生變化時，只要在存儲器中導入新的跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，無需改變任何程序代碼,就可以進行新系統(tǒng)的仿真。導入功能將數(shù)據(jù)的供給與動畫實現(xiàn)程序獨立開來，使整個仿真軟件不受數(shù)據(jù)來源情況復雜的限制。

　　圖3 仿真軟件數(shù)據(jù)流圖

　　4.2 opengl動畫開發(fā)設計

　　opengl圖形系統(tǒng)是行業(yè)領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?；诘?節(jié)對程序各個功能模塊進行的需求和能力分析，設計開發(fā)了軌跡跟蹤動畫實現(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，實現(xiàn)了動畫核心程序的重用和可擴展。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)模型分別運用matlab和三維動畫仿真軟件進行仿真，仿真結果分別如圖5，圖6所示。

　　圖5 matlab仿真結果

　　圖6 三維動畫仿真結果

　　圖5是matlab仿真結果，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是三維動畫仿真結果，如圖6所示，目標為紅色，其運動軌跡為紅色橢圓，顏色分別為橙色、綠色、藍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入目標軌跡，然后沿著目標軌跡跟蹤目標。從圖6(b)中可以看到綠色智能體跟蹤速度最快，進入目標軌跡后幾乎與目標重合。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)出智能體跟蹤運動過程。