基于PSO的工业机器人时间-脉动最优轨迹规划

为提高工业机器人的工作效率,并且保持机器人关节平稳运动,提出一种基于粒子群优化算法的时间-脉动最优轨迹规划方案;通过权重法将多目标优化转化为单目标优化,再运用粒子群优化算法得到时间-脉动最优的运动轨迹;轨迹规划中,采用了关节空间五次非均匀B样条插值法,以确保脉动曲线的连续性;最后以GRB4016工业机器人为研究对象进行仿真实验,结果表明,该方案可以得到较理想的运动轨迹,并验证了方案的有效性。

欠驱动航天器姿态机动时间-能量最优控制研究

针对由动量飞轮作为执行机构的欠驱动航天器,研究以飞轮角加速度作为控制输入的航天器大角度姿态机动问题。利用四元数描述欠驱动航天器的姿态运动学模型,分别以时间最优控制、时间-能量最优控制作为目标函数进行了基于Chebyshev-Gauss(CG)伪谱法的优化设计和讨论。采用Clenshaw-Curtis积分近似得到了性能指标函数中的积分项,应用重心拉格朗日插值逼近状态变量和控制变量,将连续最优控制问题进行离散,转变为一个非线性规划(NLP)的问题,NLP问题则可应用序列二次规划方法计算。两种目标函数优化的结果均使系统从初始姿态机动到终端姿态,终端角速度也都达到了预定值,对比发现时间-能量最优结果的能耗值比时间最优的能耗值小,但其机动耗时较长。

基于遗传算法的机械手时间-脉动优化轨迹规划

为提高机械手的工作效率,同时确保机械手运行平稳,提出了一种基于遗传算法的时间-脉动优化轨迹规划方法。通过机械手运动学逆运算获得与路径点相对应的关节空间序列点,采用三次B样条曲线构造初步的关节轨迹。采用加权系数法定义目标函数,同时考虑关节的运动学约束,基于遗传算法求取时间-脉动优化轨迹。最后以IRB6640工业机器人为研究对象进行仿真分析,结果表明,该方法可以得到较为理想的机械手运动轨迹,在满足工作要求的前提下提高了工作效率。

机械手时间-能量综合最优轨迹规划

利用 B样条函数逼近机械手运动轨线 ,并通过引入样条曲线的伪距离和伪速度参量化解轨迹 ,进一步利用动态规划法进行二维动态寻优 ,最终获得机械手时间能量综合最优轨迹 .

航天器任意椭圆轨道最优转移问题研究

目前航天器最优转移轨道研究中,常忽略摄动力影响,仅考虑能量最优,且采用常值推力控制量,得到的转移轨道精度低,转移时间长,非理论最优。本文考虑地球非球形摄动力J2的影响,建立时间-能量综合最优性能指标,基于变推力控制量,研究了任意椭圆轨道最优转移问题。建立高斯拉格朗日状态方程,应用Pontryagin极小值原理和共轭梯度法求解最优转移问题;研究了J2摄动力对转移轨道根数、推力加速度和最优转移轨道的影响。结果表明:J2摄动力对转移轨道根数和推力加速度都有影响,不能忽略;时间-能量综合最优转移同时考虑轨道转移时间和能量消耗,优化结果更利于工程应用;最优推力加速度不是常值,即采用常值推力控制量得到的并非理论最优转移轨道。

基于遗传算法的排爆机械手最优轨迹规划

针对一种排爆机械手的轨迹规划问题,提出了一种时间-脉动-能量最优策略优化其运动轨迹,以减小机械手的运动时间、关节脉动和消耗能量。采用改进三次样条曲线连接路径点,保证关节始末速度、加速度可任意指定,在各关节运动约束条件下采用遗传算法对路径点之间的运动时间进行搜索优化。仿真结果表明:优化后的运动轨迹十分平滑,可以避免关节速度、加速度的突然变化,控制振动。与时间最优规化结果对比表明:该优化方法可以有效地减小关节运动的平均速度、加速度和脉动。