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基于改进PSO-GSA算法的时间最优轨迹规划

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电子测量技术 2024年

作者：游达章赵恒毅汪传文湖北工业大学机械工程学院湖北省现代制造质量工程重点实验室湖北时瑞达重型工程机械有限公司

传统3-5-3多项式插值轨迹规划算法速度和加速度规划过于保守，与机械臂运动极限条件相差较远，没有充分发挥其运动性能，从而导致机械臂完成任务的时间增长。针对上述问题，本文提出一种基于改进PSO-GSA算法的3-5-3多项式插值轨迹规划... 详细信息

传统3-5-3多项式插值轨迹规划算法速度和加速度规划过于保守，与机械臂运动极限条件相差较远，没有充分发挥其运动性能，从而导致机械臂完成任务的时间增长。针对上述问题，本文提出一种基于改进PSO-GSA算法的3-5-3多项式插值轨迹规划算法。首先引入自适应惯性权重与动态学习因子对PSO-GSA算法进行改进，然后使用改进算法对3-5-3多项式插值算法进行时间优化。在优化过程中，关节速度超速时的粒子组使用了与不超速时不同的适应度函数，引导粒子组朝关节速度减小的方向靠拢，加快了算法收敛速度。仿真结果表明，改进的PSO-GSA算法相比原算法及一些同类算法收敛速度更快、搜索精度更高、不易陷入局部最优。对3-5-3多项式插值轨迹规划法进行时间优化后相比优化前运行时间缩短了22.9%，得到的轨迹满足速度限制且平滑稳定，运行更加安全高效。

关键词：轨迹规划 3-5-3多项式插值 PSO-GSA 时间最优六轴机械臂

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长轨运输车极小半径曲线运行安全性分析

科学技术与工程 2024年第20期24卷 8707-8714页

作者：申阳陈琪许广泰熊新熊雄周明刚湖北工业大学机械工程学院武汉430068 湖北时瑞达重型工程机械有限公司襄阳441116 武汉利德测控技术有限公司武汉430070

长轨运输车运载长钢轨通过半径R为65 m的极小半径曲线段时,由于曲线半径极小和长钢轨通过曲线段时对车辆产生支反力的共同影响,车辆的运行安全性差。为确保所设计的长轨运输车能安全通过该曲线段进行轨道作业时,首先对长轨运输车的曲线... 详细信息

长轨运输车运载长钢轨通过半径R为65 m的极小半径曲线段时,由于曲线半径极小和长钢轨通过曲线段时对车辆产生支反力的共同影响,车辆的运行安全性差。为确保所设计的长轨运输车能安全通过该曲线段进行轨道作业时,首先对长轨运输车的曲线通过能力进行理论分析,然后计算所运载的长钢轨对车辆产生的支反力,建立长轨运输车动力学仿真模型,计算长轨运输车空载、重载低速动态通过曲线段的运行安全性指标,并叠加支反力后依据《铁道特种车辆和轨行机械动力学性能评定及试验方法》(GB/T 17426—1998)进行安全性评定,最后通过实车试验验证理论计算和仿真分析。结果表明:所设计的长轨运输车有通过R65 m极小半径曲线段的能力,其重载工况动态通过该曲线段时的极限速度高于空载工况,且长轨运输车空载、重载以5~15 km/h速度动态通该曲线段时运行安全性能良好,具有一定的安全裕值,满足实际轨道作业的速度需要。

关键词：长轨运输车长钢轨运输极小半径曲线支反力运行安全性

小型钢轨曲面打磨机具的磨削控制参数试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2672-2686页

作者：陈昌皓孙立瑞刘洋唐超徐静璇中国铁路武汉局集团有限公司科学技术研究所湖北武汉430071 金鹰重型工程机械股份有限公司湖北襄阳441000

为了分析砂轮周面磨削的控制参数对钢轨打磨质量与打磨效果的影响,寻找各参数之间的匹配关系,采用理论与试验相结合的方法对自行研制的小型锂电式钢轨曲面打磨机具开展砂轮周面磨削理论、进给机构方案改制以及钢轨打磨试验研究。通过建... 详细信息

为了分析砂轮周面磨削的控制参数对钢轨打磨质量与打磨效果的影响,寻找各参数之间的匹配关系,采用理论与试验相结合的方法对自行研制的小型锂电式钢轨曲面打磨机具开展砂轮周面磨削理论、进给机构方案改制以及钢轨打磨试验研究。通过建立砂轮周面磨粒的磨削力模型得到与磨削力相关的磨削参数,并重点分析走行速度、打磨压力和打磨次数对钢轨纵向表面粗糙度、磨削量、打磨电机电压、电流和功耗的影响及其变化规律。研究结果表明:随着走行速度以及打磨次数的增加,钢轨表面的粗糙度值会略微增加,钢轨获得最佳纵向表面粗糙度值的打磨次数不宜过多。磨削量随着打磨次数和走行速度的增加而减小,随着打磨压力的增加而增加,各采集点的最大磨削量在打磨2~4次后较大。钢轨打磨压力的范围建议设置在300~500 N之间,对应300、400和500 N打磨压力的最佳走行速度分别为1~2、2~3和3~4 km/h之间。打磨电机的电压没有较为明显的波动,而电流和功率会随着走行速度和打磨压力的增加而逐渐增加,电机的功耗在3~6 kW之间,最大值不超过7 kW。改制后的进给机构的压力波动范围基本保持在设定值附近,其最大波动范围不超过±20 N。研究结果为提高小型钢轨打磨机具的自动化作业程度,更好地完成产品设计与技术研发工作提供理论依据。

关键词：曲面打磨走行速度打磨压力表面粗糙度磨削量

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某型号轨道牵引车悬挂系统隔振性能优化

湖北工业大学学报 2024年第4期39卷 18-23页

作者：张超侯炳坤李帅万雳周明刚湖北工业大学农业机械工程研究设计院湖北武汉430068 湖北时瑞达重型工程机械有限公司湖北襄阳441116

为提高动力牵引车行驶的稳定性,采用四端参数法推导了车辆系统隔振传递率计算公式,并以隔振传递率峰值最小为目标,对悬挂系统阻尼系数、弹簧刚度等结构参数进行了优化分析。另外,基于Simpack建立了该车的多体动力学模型,以列车垂向振动... 详细信息

为提高动力牵引车行驶的稳定性,采用四端参数法推导了车辆系统隔振传递率计算公式,并以隔振传递率峰值最小为目标,对悬挂系统阻尼系数、弹簧刚度等结构参数进行了优化分析。另外,基于Simpack建立了该车的多体动力学模型,以列车垂向振动响应均方根值的最小值为优化目标,计算得到车辆系统的一系悬挂参数最优值。结果表明:阻尼值理论计算和仿真结果之间最优值误差几乎为零,弹簧刚度误差为3.4%,验证了基于四端参数法对该车一系悬挂参数优化理论模型的准确性。此外,当扰频比在0.5以内时,阻尼系数对车辆垂向振动响应的贡献较大;随着一系悬挂系统中减振器阻尼值的增大,车辆系统隔振传递率先减少后增大,弹簧刚度对其影响与之类似。

关键词：动力牵引车四端参数悬挂系统参数优化隔振传递率

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平衡重式电动叉车设计要点

汽车画刊

汽车画刊 2024年第1期 66-68页

作者：束超群安徽江淮重型工程机械有限公司

随着我国工业现代化的不断发展，智能制造业成为国家发展的重中之重，智能物流业的需求也逐年增长。作为物流行业的重要交通工具之一叉车的需求也在不断攀升，平衡重式电动叉车属于一种智能化的机械设备，在搬运过程中能大大提升了货物...

随着我国工业现代化的不断发展，智能制造业成为国家发展的重中之重，智能物流业的需求也逐年增长。作为物流行业的重要交通工具之一叉车的需求也在不断攀升，平衡重式电动叉车属于一种智能化的机械设备，在搬运过程中能大大提升了货物的运输能力，具备快捷、稳定性高等优势。因此，对平衡重式电动叉车设计内容进行分析，明确平衡重式电动叉车设计要点，对保证平衡重式电动叉车稳定运行具有重要作用。文章立足实际，阐述平衡重式电动叉车的内涵，对平衡重式电动叉车设计原则进行分析，详细探讨平衡重式电动叉车设计要点。

关键词：

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基于高水压射流的盾构泥饼切割试验研究

隧道建设（中英文） 2024年第S01期44卷 230-236页

作者：刘朋飞温博为杨钊陈培帅姬付全宋相帅宋同兴中交第二航务工程局有限公司湖北武汉430040 无锡市安曼工程机械有限公司江苏无锡214000

为解决高水压射流清理泥饼布置方式无依据等问题,研制泥饼压制设备和高水压射流装置,并以强风化泥质粉砂岩作为试验材料,开展高水压射流切割泥饼试验,研究射流压力、流量、传输介质等参数对泥饼切割宽度和深度的影响。主要结论有:1)随... 详细信息

为解决高水压射流清理泥饼布置方式无依据等问题,研制泥饼压制设备和高水压射流装置,并以强风化泥质粉砂岩作为试验材料,开展高水压射流切割泥饼试验,研究射流压力、流量、传输介质等参数对泥饼切割宽度和深度的影响。主要结论有:1)随着冲刷距离的增大,泥饼切割宽度先增大然后逐渐减小至0,而切割深度则逐渐减小;2)射流压力相同的情况下,当流量从49.1 L/min增大至110.0 L/min时,高水压射流对泥饼的切割宽度增大,当流量从110.0 L/min增加至202.8 L/min时,切割宽度反而减小,切割深度则随着流量的增加而增大;3)射流流量相同的情况下,水压力越大,则切割宽度和深度也越大;4)在水中进行泥饼切割时,高水压射流对泥饼的作用以冲刷为主,难以产生有效的切割。

关键词：黏性地层盾构施工泥饼处治高水压射流泥饼切割

深中通道锚碇上方大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及吊具设计

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桥梁建设 2024年第1期54卷 140-147页

作者：孙悦楠黄利航阮家顺向晋华深中通道管理中心广东中山528400 武船重型工程股份有限公司湖北武汉430415

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1097 t;16片长110 m,重1408 t)需由武船中山基地码... 详细信息

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1097 t;16片长110 m,重1408 t)需由武船中山基地码头船运至中铁南方基地码头吊装卸船,转运后再由“天一号”运架一体船取梁。根据中铁南方基地码头2台2000 t龙门吊情况,进行大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及配套吊具设计。对单钩单梁、双钩单梁、双钩双梁3种吊装卸船方案进行分析,考虑经济性和操作便利性,选择双钩双梁方案。根据吊装需要,设计4套相同的吊具(主要由扁担梁、销轴、绳轮、绳圈和卸扣等组成),110 m和86.1 m大节段钢箱梁分别设置16套和12套吊点,每根扁担梁下设4个吊耳。采用MIDAS软件建立钢箱梁及扁担梁整体模型,分析钢箱梁、吊具及连接构件的力学性能。结果表明:钢箱梁、钢箱梁吊耳及连接螺栓、扁担梁、扁担梁吊耳及销轴的受力均满足规范要求。设计的吊具已成功应用于20片大节段钢箱梁的吊装卸船施工。

关键词：连续钢箱梁桥大节段钢箱梁吊装卸船双钩双梁方案扁担梁吊具设计有限元法

盾构排浆管道内块石流速分析与沉积临界泥浆流速公式推导

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隧道建设（中英文） 2024年第S01期44卷 131-138页

作者：田公明田冶平向代刚甘虎刘炜三川德青工程机械有限公司湖北宜昌443005 绍兴市轨道交通集团有限公司浙江绍兴312000

为了明晰排浆管道内各种块石的流速情况,探讨块石沉积形成的管道堵塞和泥浆流速的关系,首先,根据流体力学基本方程推导出泥浆液动力计算式;然后,从运动力学角度对水平、斜向上、斜向下、垂直向上管道内的石块取最难排出的状态进行受力分... 详细信息

为了明晰排浆管道内各种块石的流速情况,探讨块石沉积形成的管道堵塞和泥浆流速的关系,首先,根据流体力学基本方程推导出泥浆液动力计算式;然后,从运动力学角度对水平、斜向上、斜向下、垂直向上管道内的石块取最难排出的状态进行受力分析;最后,对不同形状、不同粒径石块,在不同倾斜角度的泥浆通道内随泥浆流动,达到受力平衡时和泥浆流速差值计算公式进行推导,进而分析推导出各种块石沉积临界泥浆流速计算公式,并设定工程数据试算。得出以下结论:1)不同尺寸、不同形状、不同密度的块石在不同倾角排浆管道内差速流动、流动速度自动分级、沉积临界泥浆流速不同;2)密度小、体积小的块石运动速度快、沉积临界泥浆流速小;3)相同重量、密度的块石,球形的运动速度最快、沉积临界泥浆流速最小,正方体形的次之,长条形的运动速度最慢、沉积临界泥浆流速最大,长径比越大流速越慢、沉积临界泥浆流速越大;4)同一块石,在向下管道流速最快、沉积临界泥浆流速最小,水平管道次之,在垂直上升管道流速最小、沉积临界泥浆流速最大。重点控制始发井和地面垂直向上管道内的泥浆流速至关重要。通过计算以适用经济的泥浆流速来预防排泥管道堵塞。

关键词：泥水盾构排浆管道泥浆液动力恒定速率状态差速流动流速自动分级流速差块石沉积临界泥浆流速

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自动驾驶塔机的场景建模及运行路径规划研究

建筑机械化 2024年第1期45卷 11-18页

作者：张志文朝辉李炜湖北江汉建筑工程机械有限公司湖北荆州434022

基于三维场景建模和路径规划技术,对塔机自动驾驶进行研究。首先,通过生成塔机的URDF模型,建立柱坐标系描述其运动姿态;然后,利用激光雷达扫描获取环境点云,构建三维栅格地图;将塔机与环境模型融合于统一的场景坐标下,建立塔机运行场景... 详细信息

基于三维场景建模和路径规划技术,对塔机自动驾驶进行研究。首先,通过生成塔机的URDF模型,建立柱坐标系描述其运动姿态;然后,利用激光雷达扫描获取环境点云,构建三维栅格地图;将塔机与环境模型融合于统一的场景坐标下,建立塔机运行场景模型。通过改进粒子群算法,优化路径生成空间、重排序初代粒子、优化粒子代价函数,提高路径质量和搜索效率。最终,在场景模型中展示塔机吊点的运行轨迹,验证算法有效性,为塔机自动驾驶奠定基础。

关键词：塔式起重机路径规划场景建模自动驾驶轨迹粒子