检索结果-南通市图书馆

基于改进DE算法的工业机器人时间最优轨迹规划

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组合机床与自动化加工技术 2018年第6期 42-46页

作者：王君陈智龙杨智勇秦争争游颖魏琼湖北工业大学机械工程学院机器人技术研究中心武汉430068 湖北工业大学现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

为提高工业机器人的工作效率,提出一种进行时间最优轨迹规划的新算法。通过对已知任务轨迹的关键点进行运动学反解,求解与之对应的关节空间位置序列,并采用5次非均匀有理B样条曲线构造关节运动曲线,能够保证机器人各关节位置的准确性,... 详细信息

为提高工业机器人的工作效率,提出一种进行时间最优轨迹规划的新算法。通过对已知任务轨迹的关键点进行运动学反解,求解与之对应的关节空间位置序列,并采用5次非均匀有理B样条曲线构造关节运动曲线,能够保证机器人各关节位置的准确性,实现各关节运动的速度、加速度以及二次加速度的连续性。通过改进差分进化(Differential Evolution简称DE)算法,充分利用不可行解的信息,加强对边界的搜索,增强了算法的全局搜索能力。与遗传算法以及差分进化算法进行比较,利用该算法进行轨迹规划,结果显示该算法的搜索速度更快,所得的数值结果更小。

关键词：轨迹规划工业机器人时间最优改进DE算法

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多约束条件下的机器人时间最优轨迹规划

制造业自动化 2011年第11期33卷 1-5页

作者：钱东海马文罗汪建伟王伟东上海大学精密机械工程系上海200072 浙江中烟工业有限责任公司杭州310008

提出了一种工业机器人时间最优轨迹规划及控制的新方法。对于笛卡尔空间中给定路径上的离散路径点,通过运动学逆解求得与之对应的关节节点序列,采用三次样条插值方法构造各关节位移、速度、加速度均连续的轨迹。在考虑关节空间中速度、... 详细信息

提出了一种工业机器人时间最优轨迹规划及控制的新方法。对于笛卡尔空间中给定路径上的离散路径点,通过运动学逆解求得与之对应的关节节点序列,采用三次样条插值方法构造各关节位移、速度、加速度均连续的轨迹。在考虑关节空间中速度、加速度、加加速度约束条件的同时,确保机器人在笛卡尔空间各离散路径点处满足由给定路径所决定的速度约束条件,减小机器人运动路径与给定路径之间的误差。采用序列二次规划法求解上述非线性约束优化问题,进而规划出沿特定曲线方程运动的机器人时间最优轨迹。最后将上述算法应用于剪带机器人,证明了该算法的有效性和可行性。

关键词：工业机器人时间最优轨迹规划序列二次规划三次样条

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基于复合形法的时间最优机械臂轨迹规划

机械传动 2019年第3期43卷 72-75,94页

作者：陈晗李林升南华大学机械工程学院湖南衡阳421001

目前,大多数机械臂在工作过程中运行时间不为最优,为了提高机械臂的工作效率,提出了一种基于复合形法的时间最优机械臂轨迹规划方法。该方法以5-7-5多项式插值法作为轨迹规划的基础,并以运动角度、运动速度以及运动加速度作为约束,采用... 详细信息

目前,大多数机械臂在工作过程中运行时间不为最优,为了提高机械臂的工作效率,提出了一种基于复合形法的时间最优机械臂轨迹规划方法。该方法以5-7-5多项式插值法作为轨迹规划的基础,并以运动角度、运动速度以及运动加速度作为约束,采用复合形法进行优化,得到满足运动要求的时间最优运动轨迹。以FS20N仿真结构表明,复合形法有效地优化了时间。

关键词：机械臂多项式插值轨迹规划运动约束复合形法时间最优

含多级液压缸的大型液压举升系统时间最优轨迹规划

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机床与液压 2012年第3期40卷 50-53页

作者：田桂谢建陈永宁刘军捷第二炮兵工程学院陕西西安710025 陆军航空兵学院第一飞行训练团四川宜宾644000 第二炮兵驻长沙地区军事代表室湖南长沙410205

采用分段线性控制方法控制含多级液压缸的大型液压举升系统时,由于加速度不连续,易在举升过程中产生较大冲击。为消除举升过程中多级液压缸换级碰撞带来的液压冲击,提出了采用分级规划的策略。对每一级进行轨迹规划时,为保证举升过程的... 详细信息

采用分段线性控制方法控制含多级液压缸的大型液压举升系统时,由于加速度不连续,易在举升过程中产生较大冲击。为消除举升过程中多级液压缸换级碰撞带来的液压冲击,提出了采用分级规划的策略。对每一级进行轨迹规划时,为保证举升过程的平稳性,采用B样条函数对举升负载的轨迹进行规划。在综合考虑工程实际中的液压系统压力、流量及负载横向过载约束的基础上,建立了举升系统的时间最优轨迹规划模型。针对解析法计算多级液压缸的最大速度和驱动力困难等问题,通过引入罚函数,提出一种改进的粒子群优化算法求解时间最优轨迹规划模型。含二级液压缸的某大型液压举升系统的仿真结果表明,提出的分级规划策略和时间最优轨迹规划方法是有效的。

关键词：多级液压缸轨迹规划时间最优粒子群优化算法举升系统

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攀爬机器人时间最优控制算法研究

机床与液压 2005年第4期33卷 133-135,62页

作者：黄英亮方宗德孙树栋顾学民西北工业大学机电学院西安710072

运用最优控制理论中的两个重要实例并在此基础上进行拓展, 结合运动学和动力学知识, 合理简化了机器人的实际运动情况, 建立了一个适于机器人快速爬升的时间最优控制算法。用C语言编程进行抽样模拟, 并用MATLAB对所获得的数据进行轨迹... 详细信息

运用最优控制理论中的两个重要实例并在此基础上进行拓展, 结合运动学和动力学知识, 合理简化了机器人的实际运动情况, 建立了一个适于机器人快速爬升的时间最优控制算法。用C语言编程进行抽样模拟, 并用MATLAB对所获得的数据进行轨迹图分析, 证明该控制算法是可行的。

关键词：攀爬机器人最优控制时间最优算法

基于粒子群算法的Dobot机械臂时间最优抓放轨迹规划研究

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基于粒子群算法的Dobot机械臂时间最优抓放轨迹规划研究

作者：胡渊重庆大学

学位级别：硕士

机械臂的轨迹规划是机械臂运动控制系统的主要研究方向之一,它的核心任务是确保各个关节的关节位置、关节角速度曲线的连续、平滑以及关节角加速度曲线的连续性,进一步得到运行平滑、无剧烈抖动现象发生的末端执行器轨迹,以减少机械臂... 详细信息

机械臂的轨迹规划是机械臂运动控制系统的主要研究方向之一,它的核心任务是确保各个关节的关节位置、关节角速度曲线的连续、平滑以及关节角加速度曲线的连续性,进一步得到运行平滑、无剧烈抖动现象发生的末端执行器轨迹,以减少机械臂的关节磨损,提高工作效率。本文以四自由度桌面级机械臂Dobot Magician为实际的研究对象,设计了基于机械臂的实际应用场景,探讨了得到其时间最优轨迹的规划方法。在关节空间中进行机械臂的轨迹规划,有多种方法。首先,使用B样条函数或者是低阶多项式方法进行轨迹规划,容易造成速度和加速度的突变,而这会加大机械臂关节磨损,减少机械臂的使用寿命;其次,单一的高阶多项式方法虽然可以得到连续平滑的位置、速度曲线和连续的加速度曲线,但是却会使计算量增大,并且容易造成龙格现象。因此本文提出三段组合多项式轨迹规划方法,将机械臂的运行轨迹人为的分为三段,避免了采用一个多项式函数拟合所有的路径点,防止龙格现象的发生,同时也大大降低了计算的复杂度。另外,三段组合多项式方法由于采用不同阶次相结合的方式,并且引入了相关路径点的加速度约束,就能够避免采用单一多项式轨迹规划时存在的加速度不可控、末端执行器的轨迹不够平滑的问题。另一方面,采用单一多项式或者组合多项式轨迹规划方法进行轨迹规划,只是考虑到轨迹本身的性质,而在实际生产中,在满足基本要求的条件下,还要进一步考虑到效率问题和能耗问题,基于此,本文进一步采用改进的粒子群算法,针对组合多项式得到的轨迹进行优化处理,减少机械臂整个运行过程中耗费的时间,达到既有连续平滑的关节角度、角速度曲线和连续的角加速度曲线,又有平滑运行、时间最优的末端执行器轨迹的目的。最后,本文设计了一个基于Dobot机械臂的实际应用场景,并采用单一多项式和组合多项式方法进行轨迹规划,通过比较发现,组合多项式方法不仅得到了关节位置和关节速度连续平滑的曲线,而且其关节加速度曲线也连续可控。采用改进粒子群算法优化轨迹,得到了时间最优轨迹后,按等步长选取一定数目的路径点控制机械臂完成相应的运动,验证了本文方法得到的轨迹在实际机械臂上的实用性。

关键词： Dobot机械臂轨迹规划粒子群算法时间最优

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一类脉冲微分方程支配的时间最优控制问题

一类脉冲微分方程支配的时间最优控制问题

作者：罗国琴贵州大学

学位级别：硕士

脉冲既是自然界中的一种普遍自然现象（简称脉冲现象或瞬时扰动现象）,也是工程中广泛使用的技术（脉冲控制技术）,如超新星爆发（恒星内部核聚变）以及人口演变过程中的爆发瘟疫、流行病,又如卫星发射中的变轨等。脉冲微分方程是描述... 详细信息

脉冲既是自然界中的一种普遍自然现象（简称脉冲现象或瞬时扰动现象）,也是工程中广泛使用的技术（脉冲控制技术）,如超新星爆发（恒星内部核聚变）以及人口演变过程中的爆发瘟疫、流行病,又如卫星发射中的变轨等。脉冲微分方程是描述带有脉冲现象的动力系统的有力工具。同时,自控制论诞生以来,时间最优控制问题一直是最优控制问题研究的核心。积分型最优控制问题无论是理论还是数值计算,硕果累累。然而因时间最优控制的解是一个集合的确界,这导致时间最优控制的数值计算至今尚未有较好的结果,是公认的难题。为了解决此难题,探索建立时间最优控制问题与某类积分型最优控制问题的某种等价性是非常有益的。因此,研究脉冲系统支配的时间最优控制问题无疑是一个重要课题。在本学位论文中,我们的目标是研究脉冲线性常微分方程和脉冲热方程支配的时间最优控制问题,揭示脉冲微分方程与微分方程之间的本质异同。为了研究该目标,我们首先深入讨论脉冲线性常微分方程支配的时间最优控制问题:我们发现脉冲会破坏原系统的能控性,为此合理引进脉冲条件,讨论脉冲对系统的能控性;其次,合理引进最优控制问题,讨论极大值原理和bang-bang原理;进而获得了脉冲线性常微分方程支配的时间最优控制问题、范数最优控制问题和最优控制问题之间的等价关系。在此基础上,我们讨论了脉冲热方程支配的时间最优控制问题:首先合理引进脉冲条件,获得了脉冲系统的近似能控性和零能控性;进而给出脉冲热方程支配的最优控制问题的极大值原理和bang-bang原理;然后给出了脉冲热方程支配的时间最优控制问题、范数最优控制问题和最优控制问题之间的等价关系。这些结果不仅为时间最优控制的数值计算奠定了基础,也丰富了时间最优控制问题的研究成果。我们还发现脉冲会破坏原系统的某些属性,即从时间最优控制问题的角度揭示脉冲对微分系统固有属性的影响。同时也揭示了脉冲微分方程支配的时间最优控制问题和积分型最优控制问题的本质异同。

关键词：脉冲热方程能控性时间最优范数最优最优控制问题

高速高精度平面并联机器人时间最优控制系统的研究

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高速高精度平面并联机器人时间最优控制系统的研究

作者：王陈琪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着机器人的应用领域深入到微电子封装、超精密加工、精密装配等方面,人们对机器人的速度、精度、效率等提出了越来越高的要求。开展高速高精度机器人时间最优控制系统的研究,探索其在工程应用中的可行性,无疑对推动高速高精度机器人... 详细信息

随着机器人的应用领域深入到微电子封装、超精密加工、精密装配等方面,人们对机器人的速度、精度、效率等提出了越来越高的要求。开展高速高精度机器人时间最优控制系统的研究,探索其在工程应用中的可行性,无疑对推动高速高精度机器人技术的发展,加快其实用化和产业化的进程具有重要的意义。本课题来源于国家“973”计划项目“高性能电子产品设计制造精微化数字化新原理和新方法”,密切结合该项目所开发的高速高精度平面并联定位机构,对机器人控制系统体系结构、时间最优控制算法以及伺服系统控制算法进行了深入的研究,实现了高速度、高精度的点位控制和轨迹跟踪控制效果。在高速高精度控制系统体系结构方面,实现了控制系统各硬件部分的选取,满足了高速高精度作业的要求。并针对各硬件所具有的功能进行了机器人控制软件部分的设计,提出采用循环缓冲方式实现机器人轨迹运动的控制,提高了机器人控制的实时性,并通过实验加以验证。在机器人时间最优控制算法方面,提出一种在特定轨迹约束下寻求标量速度边界曲线和标量加速度极限分布的方法,其充分考虑了机器人动力学的非线性因素。通过对标量速度边界曲线的分析,结合加速度极限分布情况,设计了一种在特定轨迹约束下机器人时间最优轨迹规划算法,以在保证系统稳定性和定位精度的前提下,充分发挥电机的性能。结合系数存储法,实现运动轨迹的生成。并通过实验验证了时间最优控制算法的有效性。在高速高精度伺服系统控制算法方面,建立了音圈电机的数学模型,针对音圈电机直驱式、高响应的特点,提出基于P-D反馈控制的双闭环控制结构,与普通双闭环控制相比,其提高了系统的跟踪能力和抗干扰能力,避免了因频繁提降输入量而引起的超调量过大和系统不稳定性等问题。同时引入了积分分离法、自适应控制算法和前馈控制,以提高机器人系统的性能。并通过伺服系统响应跟踪实验验证了这些方法的有效性。

关键词：控制系统时间最优轨迹生成伺服控制

基于NURBS的Delta机器人时间最优轨迹规划算法研究与实现

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基于NURBS的Delta机器人时间最优轨迹规划算法研究与实现

作者：王志强哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在包装、医药和食品等领域,需要重复执行大量的抓取和搬运动作,并联机器人具备较好的动态性能,体积小、精度高,控制简单,被广泛的应用于上述行业当中。为了实现并联机器人平稳、高速动作,发挥其高速运动的性能特点,需要对其在工作环境... 详细信息

在包装、医药和食品等领域,需要重复执行大量的抓取和搬运动作,并联机器人具备较好的动态性能,体积小、精度高,控制简单,被广泛的应用于上述行业当中。为了实现并联机器人平稳、高速动作,发挥其高速运动的性能特点,需要对其在工作环境中的轨迹进行规划,实现机器人运动轨迹最优。本文围绕并联机器人插补算法和最优轨迹进行研究,针对一种采用NURBS的时间最优轨迹优化算法进行了研究,并且在三维环境中验证了该算法的性能。首先,对Delta并联机器人进行了建模。将并联机器人结构进行简化获取简化后的模型,在此基础上推导出了并联机器人的运动学方程,对并联机器人运动学位置和速度进行了分析,随后对机器人空间奇异和工作空间范围进行了研究,验证了在要求的工作空间内并联机器人无奇异发生;其次,针对一类无运动前瞻轨迹规划算法进行了介绍。先说明了一种关节空间进行的算法,在关节空间利用多项式拟合的优良特性可以完成轨迹规划算,但是多项式拟合没有直线段,导致机器人运动速度较慢,在此基础上又介绍了T型和S型两类直线型规划算法。然后由于关节空间轨迹规划并不能严格控制笛卡尔空间中轨迹形状,又介绍了一种笛卡尔空间进行的算法,包括直线和圆弧两种轨迹规划算法;接着,因为并联机器人不仅要保证轨迹光滑,而且要尽可能保证完成任务时间短,基于上述要求针对一种运动前瞻轨迹规划算法进行了研究,该算法分为两个步骤:离线轨迹优化和在线实时跟踪,离线轨迹优化采用了一种改进的遗传算法,结合插补实际过程,针对初始种群生成方式进行了改进,使得初始种群更加均匀,还增加了自适应交叉和变异过程,进一步提升遗传算法的性能,最终通过上述方式获取优化曲线。在线实时跟踪是利用NURBS插补算法实现优化后曲线插补过程,这样在笛卡尔空间中就完成了整个最优轨迹规划算法;最后,本文搭建了一套并联机器人运动控制平台以及一套并联机器人三维仿真环境,并且将运动前瞻时间最优轨迹规划算法应用于三维仿真环境中,进一步验证了算法的可靠性。实验结果说明,时间最优轨迹规划算法能够充分发挥并联机器人性能,满足并联机器人平稳、高速、精确的运算指标要求,可以应用于实际工业环境中。

关键词：并联机器人轨迹规划时间最优改进遗传算法 NURBS插补