基于jerk能量最小化的空间五次G2插值曲线构造

摘要

光顺曲线具有简单的曲率轮廓,在计算机辅助设计、轨道规划和相关应用领域有重要的需求.首先,针对给定的G2数据,构造一条含4个自由参数的空间五次Bézier曲线使其在端点满足特定曲率和Frenet标架.然后,使用jerk能量近似表示曲线的曲率变化,定义目标函数为jerk能量和曲线长度的加权组合,提出基于jerk能量最小化的空间五次G2插值曲线构造方法.最后,将目标函数简化为二元四次多项式,使用投影牛顿法求解约束优化问题.与之前基于应变能最小化的方法相比,实例表明该方法能够生成更光顺的曲线和更好地处理空间曲线.