考虑状态约束的五自由度塔式吊车多目标最优轨迹规划

作     者：刘卓清 孙宁 吴易鸣 杨桐 梁潇 方勇纯 Zhuoqing LIU;Ning SUN;Yiming WU;Tong YANG;Xiao LIANG;Yongchun FANG

作者机构：南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所天津300350 南开大学天津市智能机器人技术重点实验室天津300350 

基　　金：国家自然科学基金联合基金重点支持项目(批准号:U20A20198,U1706228) 国家自然科学基金面上项目(批准号:61873134) 天津市自然科学基金面上项目(批准号:20JCYBJC01360)资助 

出 版 物：《中国科学：信息科学》 (Scientia Sinica(Informationis))

年 卷 期：2022年第52卷第3期

页      码：521-538页

摘      要：为了提高塔式吊车的实际工作效率,往往需要在驱动旋臂和台车的同时改变绳长,以同步实现负载的运输与起落吊运.然而,目前针对变绳长塔式吊车控制问题的研究非常有限,依然处于起步阶段.对于变绳长塔式吊车而言,如何在保证系统良好暂态性能的基础上,减少运输时间、降低系统能耗,并同时实现综合最优是一个亟待解决的实际问题.为此,本文提出了一种考虑状态约束的五自由度塔式吊车多目标最优轨迹规划方法,首次实现了运输时间和系统能耗的Pareto最优,并可从理论上保证状态变量及其对应速度满足物理约束.具体而言,本文通过微分平坦输出信号构造和B样条曲线设计,实现了目标轨迹的定位和防摆性能,并利用改进的非支配近邻免疫算法(nondominated neighbor immune algorithm,NNIA)解决了多目标优化问题.最后,通过多组实际实验验证了所提方法的有效性.

主 题 词：塔式吊车 欠驱动系统 多目标优化 轨迹规划 摆动抑制 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/SSI-2021-0106

馆 藏 号：203109778...