面向末端刚度提升的机器人手臂关节角路径优化

针对六自由度串联关节机器人手臂,采用D-H法对手臂的操作空间进行了描述,得到了正、逆解运动学模型,建立了机械臂运动学方程.在各运动角度优化指标下,优选末端关节角度来增加手臂的刚度和稳定性,从而实现机械臂路径规划的优化.引入目标函数和遗传算子,提出了一种基于遗传算法的多目标机械臂路径规划算法.通过Matlab工具箱进行仿真验证,证明了该算法的有效性与可行性.     

基于粒子群算法的码垛机器人时间轨迹优化研究

阐述了码垛机器人的工作路径,根据D-H参数及机器人各关节坐标变换图进行运动学正逆解。应用Matlab对机器人码垛任务进行关节空间和笛卡尔空间轨迹规划。兼顾脉动连续性和减小计算量两方面要求,应用POS优化算法,考虑运动约束,并满足最大速度约束条件下对码垛机器人一个码垛周期的3-5-3次多项式轨迹最优时间求解,解决了多项式轨迹规划阶次高,运算量大,且没有凸包性的特点。     

现代无轨列车横摆稳定控制策略

为改善现代无轨列车车体横摆稳定性和路径跟踪性能较差的问题，基于拉格朗日方程建立车辆动力学模型，分析了液压杆刚度对车辆转向性能的影响；为解决方程中含有未知约束力，导致其定量关系无法求解的问题，以横摆角速度误差和轨迹跟踪误差为优化目标，采用遗传算法离线优化了刚度参数，并利用函数插值方法在线预测，得到了不同车速、不同前轮转角下的最优液压杆刚度；为提高车辆轨迹跟踪性能，将横摆角速度跟踪误差与轨迹跟踪误差作为评价车辆横摆稳定性的标准，定义了车辆行驶过程中各个轴的侧向误差与航向角误差，基于滑模控制(SMC)算法设计了车辆横摆运动控制器，计算了期望横摆角速度，并进行了稳定性证明和稳态误差分析；由比例积分(PI)控制器计算分配到各个驱动轴的车体横摆力矩，并在U型弯路径上进行了仿真与试验。研究结果表明：车辆稳态转向时，液压杆刚度与车速、前轮转角直接相关，且在任何情况下，连接模块前部液压杆刚度一定大于后部液压杆刚度，车速在22 km·h^-1左右时最优液压杆刚度最小；车速大于22 km·h^-1时，速度越大，最优液压杆刚度越大，且前部液压杆刚度变化率明显大于后部；车...     

基于粒子群算法的平行泊车轨迹规划

泊车规划主要解决泊车过程中的路径规划,为自动泊车提供泊车轨迹。以反正切函数作为轨迹的基函数,对道路和车辆进行参数约束,将泊车过程模型化;以最终车位角作为目标函数,建立多约束非线性方程,采用粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)对方程优化求解,进而得到较优的轨迹方程。仿真结果表明,该轨迹函数符合车身运动学要求,同时也不会触碰到其他车辆,能达到安全泊车的目的。     

基于Matlab的机械手运动学分析与仿真

在Solidworks中对上下料机械手进行三维建模,运用Craig版本的D-H法来描述机器人的连杆参数和关节变量,运用代数法求解出其运动学方程,在Marlab Robotics Toolbox中运用Link函数对其建模,并对其进行正向和逆向运动学仿真,从而验证数学方程的正确性。选取一小段路径对其进行轨迹规划,得出机械手末端执行器的空间轨迹以及各关节连续平稳的位移、速度和加速度曲线,延长了机器人的使用寿命,为机械手后期的动力学分析和控制研究提供了一定的理论基础。     

新型仿生机械臂肩关节运动学仿真分析

基于仿生学,人体解剖学等基础知识,参照人体肩关节基本运动机理,合理分配自由度及确定各关节运动范围,根据不同关节运动特点选取相应驱动,设计新型肩关节结构.并进行运动学计算,以确定其关节与末端位置相互关系.通过运动学仿真验证运动学理论计算正确,并确定其工作空间及运动轨迹.说明机械臂肩关节结构及尺寸参数设计合理,并为后续动力学分析和控制提供良好基础.     

基于多目标优化的智能车辆换道轨迹规划

为提高智能车辆换道轨迹规划的拟人性和实时性,提出了安全、舒适、节能等多目标协同优化的换道轨迹规划算法,该轨迹规划方法的适应性取决于车辆换道时间、纵横向速度及加速度等关键变量的约束条件;基于车辆运动学和动力学理论,分析了动态未知环境下车辆换道安全区域,建立了六次多项式车辆理想换道轨迹模型,并运用遗传算法-BP神经网络理论对换道终止时刻及目标位置进行预测,得到了复杂场景下车辆换道轨迹簇;分析了基于可行解空间的车辆换道安全性、舒适性、经济性等性能评价函数,构建了多性能目标协同优化目标函数和约束条件,运用鲸鱼优化算法对换道轨迹簇进行优化,实现多性能目标协同的智能车辆换道轨迹最优规划;为进一步验证多目标优化轨迹规划算法的准确性,运用L3级智能车辆测试平台对结构化道路场景下多目标优化换道轨迹规划算法进行了试验验证。仿真和试验结果表明:提出的轨迹规划算法在满足各项约束的情况下可成功实现平稳、安全换道,并且与传统驾驶人换道相比,换道过程的安全性、舒适性及多目标综合性能分别提升了5.1%、3.3%和1.7%,有效提升了动态环境下智能车辆换道轨迹规划的拟人性。      

基于混合遗传算法的连续空间下机器人的路径规划

介绍一种基于遗传算法的移动机器人路径规划的新方法．采用混合遗传算法对连续空间下机器人的路径进行规划时，先对规划空间利用Ford算法进行链接图建模，得出可选路径，然后再使用遗传算法来调整各个路径点，最后得到最优的或近似最优的优化路径．该方法可以克服可视图法和人工势场法在路径规划中的某些不足．     

城市交通紧急疏散路径优化

提出了两种不同疏散路径选择策略,即用户最优疏散策略(UE)和系统最优疏散策略(SO).前者依照个人最优路径,疏散车辆可以自由移动到另一条疏散路径使得相应疏散时间最短,后者通过疏散者之间相互协作或接受统一管理使得系统范围内出行总成本最小.通过对两者的比较研究,确立了疏散路径优化方案.以总疏散时间和疏散距离最小化为目标构建...     

随机交通网络最小期望-均方差路径问题罚函数解法

为了反映交通网络中考虑可靠性的路径选择行为,基于数学规划理论建立随机交通网络环境下最优路径问题的数学模型并构造罚函数法求解该约束优化问题。首先,在路径目标函数中加入了均方差以反映路径的可靠性,建立随机网络环境下最小期望-均方差路径问题的数学规划模型;其次,引入罚函数和罚因子,把非线性约束优化问题转换为无约束优化问题;第三,构造拟牛顿法求解无约束优化问题,最终获得原问题的精确解;最后,针对实际交通网络开展了数值实验并对数值结果进行了分析。数值结果表明:提出的算法是能获得最优路径的精确解。     

钢箱梁桥基面结构对桥面铺装的影响

借助ANSYS结构有限元分析程序,研究了在各种基面参数下钢箱梁顶板顶面的横向弯拉应变、纵向弯拉应变和竖向位移,给出了各种基面参数对正交异性板钢箱梁顶板顶面的影响规律,并对结构基面进行了优化,为钢箱梁桥面铺装结构体系的优化设计提供了技术支撑.     

基于扩展置信规则库的海盗袭击事件风险预测

为有效应对海盗袭击事件，减少可能产生的损失，本文提出一种新的基于扩展置信规则库 (EBRB)联合优化的海盗袭击事件风险预测模型。通过引入Relief F算法和差分进化算法，从结构和参数两个角度对EBRB系统进行优化，以确保EBRB系统具有最优的参数数量和取值，利用实际海盗事件数据集进行模型验证。结果显示，联合优化的EBRB系统预测结果与实际情况的拟合效果较好，相对于初始的EBRB系统，联合优化EBRB系统将海盗事件的风险预测准确性提高 了60%。此外，与现有其他预测模型对比发现，基于联合优化EBRB系统的预测模型在提高预测准确性方面具有一定的优势。     

城市兴趣点指路标志指引路径规划模型及算法

兴趣点指路标志指引路径规划过程中,不仅需要考虑指引路径的长度,还需要考虑布设成本因素.本文首先基于道路网络的拓扑表达,考虑指引路径长度和设置指路标志数量,以两者综合代价最小为目标,建立了从重要道路出入口到兴趣点的指路标志指引路径的线性规划模型;然后结合人工蜂群算法,设计了求解该规划问题的算法.最后以广州大学城为试验区域,利用上述模型规划了从重要道路南沙港快线出口到兴趣点中山大学的指路标志指引路径,并与指路标志布设现状进行对比分析,对比结果表明,该模型兼顾了布设路径的便捷性和指路标志布设成本的特点,更具可行性.     

基于BP神经网络的起重船臂架结构优化设计

针对起重船臂架结构设计计算,采用BP神经网络算法模拟出臂架结构优化设计变量与臂架结构应力、位移之间的映射关系,并调用MATLAB优化工具箱中的最小化函数对臂架结构的约束条件以及目标函数进行优化处理,并将优化后的结果与优化之前的数值进行对比分析,充分地验证了BP神经网络优化算法的优越性.     

Structural Optimization of Hatch Cover Based on Bi-directional Evolutionary Structure Optimization and Surrogate Model Method

Weight reduction has attracted much attention among ship designers and ship owners. In the present work, based on an improved bi-directional evolutionary structural optimization (BESO) method and surrogate model method, we propose a hybrid optimization method for the structural design optimization of beam-plate structures, which covers three optimization levels: dimension optimization, topology optimization and section optimization. The objective of the proposed optimization method is to minimize the weight of design object under a group of constraints. The kernel optimization procedure (KOP) uses BESO to obtain the optimal topology from a ground structure. To deal with beam-plate structures, the traditional BESO method is improved by using cubic box as the unit cell instead of solid unit to construct periodic lattice structure. In the first optimization level, a series of ground structures are generated based on different dimensional parameter combinations, the KOP is performed to all the ground structures, the response surface model of optimal objective values and dimension parameters is created, and then the optimal dimension parameters can be obtained. In the second optimization level, the optimal topology is obtained by using the KOP according to the optimal dimension parameters. In the third optimization level, response surface method (RSM) is used to determine the section parameters. The proposed method is applied to a hatch cover structure design. The locations and shapes of all the structural members are determined from an oversized ground structure. The results show that the proposed method leads to a greater weight saving, compared with the original design and genetic algorithm (GA) based optimization results.     

喷锚支护中的承压拱理论及实验研究

根据喷锚支护加固机理,从理论上阐述了系统布置全长胶结式锚杆时,由于锚杆和喷射混凝土与围岩的共同作用,在锚杆互相作用影响范围之内会形成一个加固后的承压拱。经过实验室和现场实验,得出了承压拱的厚度与锚杆的长度、间距、围岩的力学性质等因素有关。对实验数据和结果的处理与分析,给出了单根锚杆加固影响范围系数K以及根据围岩所需承压拱最小厚度、锚杆加固影响范围系数Kl和锚杆的间距来确定锚杆长度的方法。     

面向地震应急的救援路径规划模型

地震灾害场景下,面向应急的救援路径规划需要兼顾救援效率和交通抢通对救援的影响,以支撑有限交通资源的高效利用,避免交通拥堵或瘫痪耽误应急救援行动.通过定义面向应急需求的交通网络、交通路线的通行成本和交通线的通过性等,对救援与抢通路径规划问题进行了描述;将最优救援路径和最优交通抢通方案作为该问题的约束条件,基于双层优化方法建立了双层路径规划模型以实现集成优化并构建了模型求解方法.经案例仿真分析,本文提出的救援路径规划模型可以生成准确、高效的应急救援与交通抢通集成方案,可以为具有针对性的交通管制措施的拟定提供科学依据,助力地震应急救援行动的顺利实施.     

基于遗传算法的切割路径优化

将遗传算法用于求解加工路径优化问题．针对加工路径优化目标，即零件加工轨迹应走过零件所有内外轮廓且路径最短，给出了非确定型的多项式数学模型，并根据优化目标将其简化为点与点之间的优化．用遗传算法对加工路径优化进行了遗传编码，并对75个零件排样进行了计算机仿真计算．仿真结果显示，最优值（37129mm）为初始值（43622mm）的85％，表明该算法可行。     

箱梁湿接缝的计算与分析

通过对某大桥箱梁湿接缝的承载能力、抗弯刚度和抗裂性能的计算与分析,综合评估了25 m预应力混凝土小箱梁采用较宽的湿接缝后结构的安全性和可靠性。     

基于数据库的动态路径寻优算法与实现

为适应当今数据存储和处理的需要,在路径寻优算法的实际应用过程中可以充分利用数据库管理数据的功能。利用实时动态的交通信息,寻找动态实时的最优路径,建立一个基于浮动车数据的动态实时路段速度数据库。通过实时动态地获得数据库中路段数据,提出基于数据库操作的动态路径寻优算法。为提高算法效率,提出动态变化限制搜索区域大小的辅助算法,并通过实例应用实现算法。