基于四元数和Bézier方法的五次空间PH曲线

为保证空间Pythagorean-hodograph(PH)曲线的光顺性并使曲线最小旋转,提出了五次空间PH曲线构造。给定空间4个控制点,在给定的端点属性下,运用四元数方法构造四次Bézier曲线。对该曲线积分得到插值端点的五次PH曲线。此PH曲线的控制顶点是在原控制点的中间插入2个新节点,并且这些顶点可以用四元数运算表示。构造的五次PH曲线包含多个自由度,利用这些自由度可以对曲线进行优化调节。一方面,可以利用自由参数,根据曲线几何意义对曲线的光顺性及最小旋转进行优化;另一方面,可以通过自由参数约束曲线合理的弧长。此PH曲线本身就是Bézier曲线,且带有自由参数,能实现分段曲线的光滑拼接。

五次PH曲线的Hermite插值

应用复分析和曲线积分方法研究了满足 Hermite插值的五次 PH曲线的构造 ,导出了其相应的 Bézier表示 .所得五次 PH插值曲线不但具有连续的单位切矢和有向曲率 ,而且其弧长函数是原参数的多项式函数 ,具有精确的有理 Offset代数表示和优美的几何解释 。

用五次Pythagorean-Hodograph样条曲线构造三次B样条曲线等距线

提出了一种三次B样条曲线等距线生成的算法.研究用C1连续的五次Pythagorean-Hodograph样条曲线逼近一给定的三次Bézier曲线,证明了这种逼近算法在常用误差测度下的收敛性.然后,生成该PH样条曲线的精确有理形式的等距线,该等距线可作为原Bézier曲线的逼近等距线.估计了PH样条曲线与Bézier曲线的逼近误差以及对应等距线误差.用Boehm定理把B样条曲线转化为多段Bézier曲线,从而得到其等距线.

数控系统中C^2连续五次PH曲线插补算法研究

数控系统中传统多项式曲线插补存在弧长多项式和偏置曲线不一定具有有理形式的缺点,目前可以采用PH(Pythagorean-Hodograph)曲线插补解决,但在研究PH曲线插补时,无法保证空间PH曲线C^2连续,这将导致运动加速度的突变,进而影响加工质量。针对上述问题,提出了C^2连续的五次PH曲线插补算法。根据相同插值点下三次B样条曲线的切矢建立方程,得到PH曲线方程中四元数参数的迭代初值,再由速端曲线的积分和插值点间关系建立方程,线性化后迭代求解出四元数参数,从而确定五次PH曲线方程。最后通过MATLAB对空间螺旋线进行插补仿真,采用Hausdoff距离误差来估计实际曲线与五次PH曲线的误差,验证了本文插补算法的拟合逼近效果,具有一定的有效性和实用性。

基于曲率连续曲线的无人机路径规划方法

论文针对现有的路径规划算法存在的不足之处,提出了一种基于曲率连续曲线的无人机路径自动生成算法。该算法使用五次PH曲线进行初始曲线生成,再设置一个适应度函数,配以相应的参数,通过模拟退火算法循环计算适应度函数的值,使其满足设定条件,从而不断地调整PH曲线使其达到最佳状态。仿真结果表明,该方法能满足路径曲线连续以及无人机曲率约束的要求。