电推进火星捕获能量最优平面轨迹间接法优化

电推进行星捕获由于推力小,行星捕获时间将显著增长,具有与化学推进行星捕获完全不同的特性,极大地增加了轨道优化的难度。本文围绕小推力行星捕获段控制问题,以火星探测捕获轨迹优化问题为例,基于双曲轨道参数开展不同性能指标下行星捕获开关机及控制策略研究,使用间接法求解能量最优平面轨迹优化问题得到最优控制策略,并与沿速度方向反向的控制策略进行了比较。结果表明:所提方法实现了对小推力火星捕获的优化设计,捕获后轨道相较于目标轨道的误差较小,轨道安全性能够保证。

基于傅里叶级数的最优能量运动轨迹优化方法

从机器人关节空间出发,以单关节系统为例,针对机器人关节空间能量最优的运动轨迹优化方法进行了研究。在基于Stribeck摩擦模型构造单关节系统动力学模型的基础上,建立了以傅里叶级数表征任意位置和规律的运动轨迹规划方案。以能量作为优化目标,通过添加边界位置、速度及加速度等约束条件,构建了运动轨迹优化的理论模型。基于遗传算法对傅里叶级数的最优系数进行搜索,从而形成以能量最优为目标的运动轨迹优化方法。通过具体算例分析了傅里叶级数系数的数量对于优化后的轨迹作用于关节系统能耗及运动学性能等方面的影响,并与多项式运动规律进行对比分析,结果表明该运动轨迹优化方法对于降低关节系统能耗具有显著作用。

一种新的机械手最优轨迹的规划算法

机械手轨迹规划的目标是其运行的快速、准确和平稳。基于这一目的 ,我们提出了一种新的获取机械手最优轨迹的能量最小准则 :给定机械手末端轨迹的始末位置 ,根据其各自由度的加速度积分和最小的能量最小准则寻求满足约束的最优 (平滑 )轨迹。实验表明 ,规划的轨迹不仅平滑 ,而且安全 (具有最优的速度、加速度轮廓 )。

基于遗传算法的机械手时间能耗最优平滑轨迹规划

本文提出了一种基于动力学模型的时间与能耗最优的平滑轨迹规划算法,考虑动力学与运动学约束条件,以时间与能量最优为优化目标,建立多关节机器人轨迹规划的数学模型,同时采用改进样条插值函数作为基础函数,保证运行过程中轨迹平滑及起始点与终止点速度、加速度及加加速度为零,之后采用基于遗传学原理的多目标优化算法NSGA-Ⅱ对时间与能耗进行优化,根据Pareto解集选择最优解,并针对一种3自由度重载机器人对提出的算法进行仿真,验证了该方法的可行性。