[發明專利]一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法

在審

• 申請號: 202111381401.2
• 申請日: 2021-11-21
• 公開（公告）號: CN114330725A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 姚遠;吳迪;劉一帆;宋程程;蔡琰;胡佳儀
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06N7/00
• 分類號: G06N7/00;G05B19/042
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 宋飛燕

1.一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述方法構建基于目標、計劃和行動的樹狀拓撲結構；設置變量，控制變量變化；基于變量的變化對樹狀拓撲結構進行更新。

2.根據權利要求1所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1：輸入參數，確定拓撲結構，并按照拓撲結構生成目標節點、計劃節點和行動節點，構建樹狀拓撲結構；

步驟2：生成指定數量的變量，對變量進行隨機初始化，得到變量集合Qs；

步驟3：以變量集合Qs為目標節點、計劃節點和行動節點進行賦值，合成隨機目標計劃樹。

3.根據權利要求2所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟1中，參數包括隨機種子、樹的最大高度、實現每個目標的計劃的數量、每個計劃中子目標的數量、每個計劃中行動的數量、計劃節點不包含子目標的概率、變量的總個數、每個目標計劃樹所能影響的最大變量的個數，以及需要合成的目標計劃樹的總數量。

4.根據權利要求3所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟1中，構建樹狀拓撲結構包括以下步驟：

步驟1.1：生成頂層目標節點，為根節點；

步驟1.2：對應所述頂層目標節點，基于參數設置指定數量的計劃節點；

步驟1.3：對應任一所述計劃節點設置其行動節點或子目標節點；

步驟1.4：對子目標節點，基于參數遞歸設置指定數量的計劃節點后重復步驟1.3，遞歸拓撲結構直至完成或達到樹的最大高度，以當前拓撲結構為樹狀拓撲結構。

5.根據權利要求4所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟1.3中，子節點為對應計劃節點設置的行動節點，或行動節點和子目標節點。

6.根據權利要求4所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟1.4中，任一所述計劃節點基于預設概率被設定為葉子計劃節點；若樹的深度達到用戶指定的最大值，最底層的計劃節點也設為葉子計劃節點。

7.根據權利要求2所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟2中，生成指定數量的環境變量，每個環境變量以命題的形式表示，并對其進行初始化，得到變量集合Qs；生成目標條件，同樣以命題的形式表示，初始化所有目標條件對應的變量為假，僅當某個實現目標的計劃中最后一個行動節點被成功執行，使得目標條件對應的變量為真，即成功實現該目標。

8.根據權利要求7所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟3包括以下步驟：

步驟3.1：選取變量集合Qs中指定數量的變量，組成執行該目標計劃樹能夠影響的變量集合Es；

步驟3.2：從生成的所述目標條件中無重復地選取一個作為頂層目標節點的目標條件；

步驟3.3：為每個實現所述目標節點的計劃節點選擇變量集合Qs中的一個變量作為前置條件，為計劃節點中的每個執行步驟設定相應條件；

步驟3.4：從第一個步驟開始，構建變量集合Cs，代表當前可被選為前置條件的變量，初始僅包含當前計劃的前置條件；每個步驟的后置條件設定為從變量集合Es中隨機選取的一個變量的否定p，每個步驟的前置條件設定為從變量集合Cs中隨機選取的一個變量q，在為每一個步驟設定條件之后，對Es和Cs進行更新，得到：

Es←Es∪{p}\{?p}；

Cs←Cs∪{p}\{?p}；

步驟3.5：依次遍歷計劃中每一個執行步驟，按上述規則根據Es和Cs對節點進行賦值并更新Es和Cs。

9.根據權利要求8所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟3.3中，條件包括第一個行動節點的前置條件設定為其所屬計劃節點的前置條件，最后一個行動節點的后置條件設定為其所屬計劃節點要實現的目標條件。

10.根據權利要求2所述的一種基于控制變量合成隨機目標計劃樹的方法，其特征在于：所述步驟3的賦值包括目標條件、對應目標的計劃的前置條件以及每個計劃中各執行步驟的前置條件與后置條件。