时间最优

摘要： 传统的充电算法根据当前的电池电量和温度,通过查固定的SOP表确定当前充电电流,在夏季环境温度较高时,往往造成充电时间过长,甚至无法充电的缺陷。文中通过对锂离子电池发热机制和电池包对流换热特性分析,提出了一种通过改变初始充电电流寻找时间最优的充电控制算法,该算法可有效减少充电时间。

摘要： 为了对SCARA 6自由度机械臂的运动过程实现时间最优轨迹规划,课题组提出一种基于改进蝙蝠算法的时间最优3-5-5-3分段多项式插值轨迹规划算法。首先对机械臂构造3-5-5-3分段多项式;然后在角度、角速度和角加速度的约束条件下,以时间最短作为优化的目标函数,采用改进的蝙蝠算法对分段多项式的结果进行优化;最后在MATLAB软件中进行模拟运算。仿真结果表明:改进的蝙蝠算法在收敛性以及优化性方面均优于传统的蝙蝠算法,而且在局部收敛方面也有明显的改善;各关节的角位移、角速度和角加速度曲线相对平滑,不存在突变等情况的发生,充分证实改进算法具有可行性。

摘要： 为提高工业机器人在焊接、喷涂等领域的工作效率和稳定性,工业机器人时间最优速度规划问题得到广泛研究,但受制于运动学、动力学模型的准确性及优化问题求解方法的效率,大多数方法很难在保证稳定性及不超速的前提下达到时间最优。文中采用指数积求解机器人运动学,考虑运动学及动力学约束对时间最优问题进行建模,最后基于凸优化问题相关理论进行求解。仿真结果表明,机器人能以相对稳定的速度达到时间最优,该方法可为工业机器人的实际应用提供理论依据。

摘要： 以六自由度工业机器人为研究对象,为解决运行轨迹不平滑而导致机械冲击,提高机器人的运行效率和平衡性,提出一种基于二次抛物线加速度连续的关节空间时间最优轨迹规划算法。首先,基于匀加速-匀减速运行方式,根据电机最大速度和最大加速度参数,推导出运行位移、速度和加速度以及最小运行时间的计算公式;其次,基于梯形运行方式,引入速度同步系数和加速度同步系数两个参数,用来解决各关节运行同步的问题;然后,基于二次抛物线运行方式,推算出位移、速度和加速度关于时间的表达式,并给出算法设计流程图;最后,使用MALAB进行算法仿真验证。结果表明,该算法保证了加速度、速度和位移的连续,实现各关节同步运行和时间最优,确保机器人平滑高效地运行。

摘要： 针对五自由度凸轮工件缺陷检测的机械手时间最优轨迹规划问题,利用D-H表示法建立机械手运动模型,通过正运动学、逆运动学分析求解各关节角度变化值,利用三次样条曲线在关节空间中建立机械手运动轨迹。同时在满足各关节速度、加速度、加加速度限制范围的基础上,采用麻雀算法通过约束条件外加罚函数改进个体适应度函数,对三次样条曲线轨迹实现时间最优规划。最后利用MATLAB软件进行机械手轨迹运动仿真,仿真结果表明,经麻雀算法优化后的运动轨迹时间明显减少,工作效率大幅度提高,最后通过机械手检测实验从而证明了所研究方法的可靠性和有效性。

摘要： 时间最优轨迹规划有助于缩短机械臂运动时间,提高工作效率,在机械臂实际应用场景中起着至关重要的作用。针对串联机械臂点到点运动的时间最优轨迹规划问题,提出一种基于改进多种群遗传算法的最优轨迹规划方法。通过五次多项式插值对机械臂运动路径进行拟合,利用改进的多种群遗传算法对机械臂运动时间进行优化,改进之处包括:设计含有惩罚项的适应度函数,降低不满足运动学约束条件的个体被选择的概率;引入贪婪选择策略,按照比例保留父代种群优秀个体,替换子代种群较差个体;自适应调整交叉和变异概率,加快算法收敛速度。以ER-4iA机械臂为实验对象,通过仿真实验验证所提算法的可行性,并将所提算法与蚁群算法、粒子群算法、标准遗传算法和标准多种群遗传算法进行比较,结果表明所提算法具有更优的性能。

摘要： 目的为了提高阀口袋套袋机器人的工作效率,提出基于改进粒子群算法的阀口袋套袋机器人时间最优轨迹规划方法。方法首先,通过逆运动学方程反解出操作空间轨迹对应的关节空间角度值。其次,采用4-3-4混合多项式对阀口袋套袋机器人的关节空间轨迹进行插值拟合。最后,在速度约束条件下,利用改进粒子群算法对阀口袋套袋机器人的运行时间进行优化处理。结果仿真结果表明,改进粒子群算法可以在保证阀口袋套袋机器人运行平稳的条件下将总运行时间缩减41.66%,实现了阀口袋套袋机器人在关节空间中时间最优的轨迹规划。结论该方法可有效地提高机器人工作效率,延长机器人的使用寿命,为阀口袋套袋机器人稳定可靠运行提供了科学依据。

摘要： 为了使挖掘轨迹更接近规划路径,提出一种新的挖掘机轨迹规划方法,即在关节空间内交叉使用三次插值多项式与五次插值多项式。其中三次多项式的系数仅通过关节角位移确定,利用五次插值多项式保证三次插值多项式轨迹之间的角速度、角加速度连续且整条轨迹首末角速度及角加速度为0。以某型液压挖掘机为例,分析其正运动学及工作空间,利用粒子群算法求解逆运动学的数值解。选取工作空间内的一条轨迹,以角速度、角加速度作为限定条件,采用活跃粒子群算法对插值时间进行优化,得到轨迹最短时间及关节最优角度曲线。在相同条件下与4-3-3-3-4多项式插值方法进行比较,最大误差减少26.1%,平均误差减少30.0%,结果表明交叉插值方法得到的末端曲线更贴合期望曲线,证明了有效性。

摘要： 在运动学约束下,为使得乒乓球发球机械手能够完成快速、连续、高精度的发球动作,以多项式插值轨迹规划法为基础,结合粒子群优化思想,提出了一种基于改进粒子群算法的多项式插值轨迹规划方法。通过对五自由度兵乓球发球机械手的运动学分析,获取路径点在关节空间中相对应的高精度位置后,采用多项式插值法规划机械手的运动轨迹,同时利用非线性变换的惯性权重和学习因子增强粒子群算法的搜索能力,借此来优化轨迹的运行时间,最终得到了连续、平滑且时间最优的运动轨迹。通过Matlab仿真结果对比,验证了该方法对乒乓球发球机械手进行轨迹规划的可行性和有效性。

摘要： 该文以六自由度工业机器人为研究对象,为使过多路径点时的运行轨迹平滑连续,同时提高运行效率,提出一种基于时间最优的多路径点轨迹规划算法。首先,分析只有起始和终止两点的运动轨迹,引入速度同步系数和加速度同步系数,基于二次抛物线加速度运行方式推算出位移、速度和加速度关于时间的表达式,并给出运行限制条件;其次,分析多路径点的运动轨迹,把每两个路径点之间看作是匀速运动,每个运动段之间用加速度连续变化的运动进行过渡;然后,分析算法设计的关键点,给出算法流程;最后,使用MATLAB进行算法仿真验证。结果表明,该算法保证了加速度、速度和位移的连续,实现各关节同步运行和时间最优,确保了机器人平滑高效运行。

摘要： 在指定路径上的运行时间是衡量真空机器人性能的重要指标，使用时间最优轨迹规划方法能够缩短该运行时间.Frog-leg型结构的真空机器人是同时具有主动与从动关节的并联机构，进行轨迹规划之前必须进行运动学及动力学求解.在此基础上提出Frog-leg型结构的真空机器人时间最优轨迹规划方法，规划出在允许最大速度与加速度范围内的加速度、速度与位置曲线.利用Matlab软件进行了仿真研究.仿真实验结果证明，与梯形轨迹规划方法相比，时间最优轨迹规划方法能够在满足加速度力矩约束的条件下显著缩短真空机器人在指定路径上的运行时间.

摘要： 本文通过分析传统人工势场法的不足,提出一种新的人工势场法.通过引入逃脱力,并且采用EAPF结合遗传算法来获得优化的势能场函数,解决足球机器人导航和避障问题,仿真结果表明能达到时间最优的目的.

摘要： 在分析现有滑模控制算法特别是二阶滑模控制在抑制抖动和鲁棒性等方面所存在的问题的基础上,提出近似时间最优的二阶滑模控制改进算法,在保证鲁棒性的同时,有效抑制了抖振并提高了二阶滑模的响应速度.文中所提出的改进的二阶滑模控制律可以有效地解决气动伺服控制系统鲁棒控制问题.

摘要： 本申请公开的并行任务悬停时间分配的无人机最优位置的计算卸载方法，包括：为用户设备定义总问题，总问题的目标是最小化UAV能耗；确定总问题的目标函数求解最小化UAV能耗；引入选择变量bij获取无人机并行任务悬停时间最大求解；并根据选择变量bij对总问题进行问题转换，将其转换成NP难问题，并确定问题转换后的目标函数；随后通过块坐标下降法和DQN算法求出所有变量的最优解，从而确定UAV的最优计算频率、最优卸载位置以及最小化能耗。本发明涉及的技术方案，其能够计算得出无人机最优悬停位置，根据最优选择UAV悬停位置来最小化UAV所产生的计算能耗和UAV在空中的悬停能耗。

摘要： 本发明公开了一种带有最优终端时间估计的火箭回收轨迹优化方法，首先基于最优控制理论论证了火箭子级加速度变化趋势，进一步利用终端状态约束给出了终端加速度上界的解析形式，同时考虑到火箭子级着陆段飞行状态、发动机推力调节能力以及喷管质量流量等限制条件，垂直着陆过程中加速度变化率相对其速度变化率(加速度)为小量，选择最大加速度作为下界判断指标。最后，根据火箭子级加速度的连续变化特性，引入n阶多项式形式的终端加速度估计公式，通过比较多项式形式的终端加速度估计值与终端加速度上界给出最优终端时间上下界；本发明能够快速估计最优终端时间，收敛性能良好，具有较高的精度和计算效率，具备在线应用的潜力。

摘要： 本发明公开一种时间约束下燃料最优的近距离顺光抵近与维持控制方法，包括：建立抵近航天器与目标航天器之间的相对运动关系方程；求解目标轨道坐标系下目标航天器与太阳连线的方向向量随时间变化的函数关系；求解相对Lambert问题，建立顺光抵近初始状态并确定所需脉冲；推导顺光抵近过程的脉冲控制方程，建立燃料消耗最优为指标的非线性规划模型，求解出最优的速度脉冲施加方式；离散化目标太阳连线方向变化的周期，选择轨迹控制点，确定维持轨迹在顺光走廊内的控制脉冲。本发明可有效解决航天器近距离顺光抵近与维持控制，满足时间约束的同时减少抵近任务的燃料消耗量，可应用于空间对抗中需隐蔽接近意图的非合作目标抵近任务。

摘要： 一种基于割线法确定终端时间的航天器姿态调整能量‑时间混合最优控制方法，首先，根据航天器的转动惯量建立其受控姿态运动学方程。第二，确定姿态调整过程的初始、终端状态，并描述状态、控制变量受到的约束。第三，根据运动学方程、姿态调整过程的边界条件和约束，建立能量‑时间混合最优控制问题。第四，将原始的能量‑时间最优控制问题转化为一系列具有固定终端时间的最优控制问题，利用割线法迭代逼近真实的终端时间，进而求解原始问题。本发明能够方便的考虑任务中状态变量与控制变量的约束，并确定终端时间，避免传统直接转化为非线性数学规划问题求解过程中存在的强非线性问题，对于航天器姿态调整任务的高效、可靠求解具有重要意义。

摘要： 本发明公开了一种基于时间最优与能量最优的无人艇自主跟踪方法，首先建立稳定跟踪模型，使无人艇进入绕后跟踪阶段或速度跟踪阶段，绕后跟踪阶段包括：建立无人艇运动模型，根据无人艇当前时刻状态集合确定无人艇下一时刻状态集合，进而得到预期跟踪轨迹集合，从无人艇控制能量最优、时间最优、以及防止路径抖动三个方面分别建立代价函数，结合启发函数搜索后得到最优跟踪轨迹；速度跟踪阶段包括：一步求解进行速度规划，并对规划结果进行可行性判断，可行时完成规划，不可行时，通过采样求解的方法重新规划。本发明能够实时规划出包含时间、速度、位置、方向信息的轨迹，确保路径安全平滑，平稳可靠，并能尽快追踪上目标进入稳定跟踪状态。

摘要： 一种基于割线法确定终端时间的航天器姿态调整能量‑时间混合最优控制方法，首先，根据航天器的转动惯量建立其受控姿态运动学方程。第二，确定姿态调整过程的初始、终端状态，并描述状态、控制变量受到的约束。第三，根据运动学方程、姿态调整过程的边界条件和约束，建立能量‑时间混合最优控制问题。第四，将原始的能量‑时间最优控制问题转化为一系列具有固定终端时间的最优控制问题，利用割线法迭代逼近真实的终端时间，进而求解原始问题。本发明能够方便的考虑任务中状态变量与控制变量的约束，并确定终端时间，避免传统直接转化为非线性数学规划问题求解过程中存在的强非线性问题，对于航天器姿态调整任务的高效、可靠求解具有重要意义。

摘要： 本发明公开了一种基于约束分类的时间最优速度规划方法及系统，该方法包括：读取路径信息并进行曲线拟合，得到路径曲线；对路径曲线进行采样，考虑静态约束获得速度曲线的静态上界值；考虑动态约束，结合速度曲线的静态上界值构建时间最优速度模型；将时间最优速度模型进行凸变换，得到凸模型；基于二次序列规划法求解凸模型，得到最终速度曲线。该系统包括：路径曲线模块、静态约束模块、动态约束模块、模型变换模块和求解模块。通过使用本发明，在路径复杂的情况依然可以规划出时间最优的速度曲线，且可以考虑更多类型约束，不会出现过度缩放的情况。本发明作为一种基于约束分类的时间最优速度规划方法及系统，可广泛应用于精密运动控制领域。

摘要： 本发明公开了一种基于时间最优的多水下滑翔机路径规划系统，包括水下滑翔机航行时间设计模块用于计算水下滑翔机完成航程所需的时间；水下滑翔机全局路径规划模块用于获取水下滑翔机在整个航程中所需经过的路径点集合，根据总时间最优时的路径点集合获取每艘水下滑翔机的路径；水下滑翔机局部路径规划模块用于根据每艘水下滑翔机的路径，进行碰撞判断，若出现碰撞，根据人工势场法重新计算任一水下滑翔机的路径点，并根据重新计算的路径点航行，直到重新计算的路径点与路径中的路径点重合。本发明能够满足水下滑翔机集群开展三维海洋观测的时间最优需求，同时采用惩罚函数实现避障功能，并采用人工势场法解决局部区域多水下滑翔机的避碰问题。

摘要： 本申请公开了一种时间最优机器人曲面加工过程规划方法，属于精密加工这一技术领域，其设计要点在于：包括三大步骤：机器人曲面加工过程速度规划、以时间参数B‑spline为基础的速度规划结果表征以及面向ROS中position_velocity_acceleration_controller控制器的轨迹生成。采用本申请的方法，可以有效的提高了机器人曲面加工效率，可适用于高速高精机器人复杂曲面零件加工。

摘要： 本发明属于机械制造工程中的数控技术领域，公开了基于时间最优的加减速控制方法、数控系统、介质、机床。将数控系统的加工过程分成多段，根据数控加工的运动条件，对加工过程中的最大加加速度、最大加速度、最大速度的情况进行分析；根据加工条件分析加工过程各阶段是否存在，以获得加工过程各阶段的运行时间，进而获得加工速度规划后的运动曲线。本发明与已有的三角函数加减速控制方法相比，两者都实现加速度和加加速度曲线的平滑连续，但是，本发明相较于三角函数加减速，能够保持最大加加速度进行加工，能够更加有效的发挥出数控机床的运动性能，提高了加工效率。