現(xiàn)代工業(yè)應用中,要求數(shù)控機床、機器人和電液伺服等機電系統(tǒng)高精度和高效率地完成運動跟蹤的任務(wù)。為滿足機電系統(tǒng)運動跟蹤任務(wù)中的高效率的性能要求,機電系統(tǒng)需要以盡量快的運動速度完成作業(yè)任務(wù)。然而,實際機電系統(tǒng)執(zhí)行裝置受限于各種運動學和動力學約束。具體來說,運動學約束主要指執(zhí)行裝置的最大速度、加速度以及加加速度有限,而動力學約束則指執(zhí)行裝置的最大驅(qū)動力或力矩以及其相應的變化率有界。因此,提高運動速度有助于獲得高效率的運動跟蹤性能,但也可能會違反此類運動學和動力學約束。一旦違反此類約束,機電系統(tǒng)的運動跟蹤控制器可能飽和,進而導致運動跟蹤精度的急劇惡化,甚至整個控制系統(tǒng)失穩(wěn)。因此,同時取得高精度和高效率的性能成為機電系統(tǒng)運動跟蹤中的一個難題。為獲得機電系統(tǒng)運動跟蹤高精度和高效率的性能,本論文深入地研究了機電系統(tǒng)運動學和動力學約束下的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題。根據(jù)機電系統(tǒng)不同的運動跟蹤應用場景,歸納出三大類型的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題:（1）運動學約束下沿著給定幾何路徑的最小時間離線軌跡規(guī)劃;（2）運動學約束下對期望命令軌跡的時間最優(yōu)在線規(guī)劃;（3）運動學和動力學約束以及系統(tǒng)動力學模型中參數(shù)不確定性和不確定... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３?Ｓｈｉｎ和ＭｃＫａｙ尋找切換點原理圖??速度臨界曲線檢查ＪＣ（ｊｃ），切換點ｄ是？Ｃ（ｘ）符號改變的點

在臨界點處，速度臨界曲線的斜率不連續(xù)［５４】，如圖１．５中的ａ點和ｃ點界點處，參數(shù)加速度ｉ和參數(shù)速度ｉ的約束方程中，參數(shù)加速度的系數(shù)此臨界點也被稱為零慣量點（Ｚｅｒｏ?Ｉｎｅｒｔｉａ?Ｐｏｉｎｔｓ）。Ｓｈｉｌｌｅｒ和Ｌｕ【４２，５４１進一步界曲線上奇異點（ＳｉｎｇｕｌａｒＰｏｉｎｔｓ）和奇異�。ǎ樱椋睿纾酰欤幔颍粒颍悖┑拇嬖谛�。本一類特殊的臨界點，而奇異弧由一系列的奇異點組成。文獻［｜，２６．５２］指出，為軌跡，參數(shù)加速度；ｔ在所有時刻均取最大參數(shù)加速度或最小參數(shù)加速度。Ｌｕ［４２’５４］證明，在奇異點和奇異弧處，參數(shù)加速度±？取最大參數(shù)加速度或最可能使得優(yōu)化軌跡越過速度臨界曲線，從而違反相應的約束條件。針對這ｌｅｒ？和Ｌｕ給出了奇異點和奇異弧處的參數(shù)加速度的可行解范圍，從而完善了析的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法。??控加工的應用中，部分學者也開展了基于相平面分析的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃以樣條曲線定義的輪廓的加工任務(wù)，Ｔｉｎｕｉｒ等人［２９１提出了?Ｘ，和Ｚ三軸的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法，給出了最優(yōu)速度軌跡的分段解析表達形式。然而，

Ｕ??圖２．１規(guī)劃的參數(shù)速度軌跡和ＶＬＣ曲線??規(guī)劃后的參數(shù)速度軌跡和ＶＬＣ曲線如圖２．１所示。由圖２．１可知，針對未考慮約??束（２．３１）及考慮約束（２．３１）兩種情形，所提出的反向前向檢測算法和相應的推廣的反向前??向算法規(guī)劃的參數(shù)速度軌跡均嚴格在ＶＬＣ邊界下，進而滿足了參數(shù)空間中的約束。進一??步地，當考慮約束（２．３１）時，相平面解空間中將會增加兩個不可行的孤島。由圖２．１可知，??提出的推廣反向前向算法規(guī)劃的軌跡可以成功繞過此類不可行孤島。??另一方面，圖２．２和圖２．３分別表示未考慮約束（２．３１）及考慮約束（２．３１）的速度和加速??度規(guī)劃軌跡。圖２．２和圖２．３更直觀地表明，規(guī)劃的軌跡均嚴格滿足所有指定的速度和加??速度約束。由圖２．３中的放大圖可知，推廣的反向前向軌跡規(guī)劃算法規(guī)劃出的速度軌跡可??以避開約束（２．３１）中在區(qū)間ｗｅ?［０．０５，０．０９］和區(qū)間ｕｅ?［０．３４，０．４１］設(shè)定的速度范圍，進一??步驗證了所提算法的有效性。同時

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3562228