基于防摇式起重机智能路径规划模块的研究

发布时间：2023-04-01 05:19

　　桥式起重机的智能路径规划由于受到多重因素的影响(吊重的摆动、定位精度、障碍物、大小车的频繁制动等),所以并不能只是进行传统性的路径规划。故本文采用在防摇效果良好的输入整形法与PID相结合的防摇模块基础上进行智能路径规划。通过防摇模块和智能路径规划模块的配合使用,可极大的提高桥式起重机的安全性和实际可操作性。在防摇模块上,本文采用拉格朗日方程建立桥式起重机动力学模型,通过对比防摇前后吊重摆角和定位,一方面验证了本文防摇算法的可行性,另一方面也证实了桥式起重机如果不防摇其对路径规划的影响是巨大的。在智能路径规划模块上,本文针对二维路径规划采用栅格法与改进型A*算法相结合,在路径搜索和选择上,结合桥式起重机防摇特性,选出最优路径,从而在一定程度上也提高了防摇性能。本文针对三维路径规划采用栅格法与改进型蚁群算法,通过使用启发函数增加权值、轮盘赌法模拟蚂蚁选择路径的概率、全局信息素更新等方式,降低陷入局部最优的概率。同时也编写了上位机软件,便于操作。最后,通过本文搭建的桥式起重机实验平台,让桥式起重机在防摇模块的控制下沿搜索的最优路径运行,验证了路径规划算法的实际可行性。

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 桥式起重机防摇技术的国内外研究的现状
        1.2.1 国外研究的现状
        1.2.2 国内研究的现状
    1.3 桥式起重机路径规划技术的国内外研究的现状
        1.3.1 国外研究的现状
        1.3.2 国内研究的现状
    1.4 本文的主要内容和结构
        1.4.1 本文的主要内容
        1.4.2 本文结构安排
第2章 桥式起重机系统的搭建
    2.1 桥式起重机的构成
    2.2 防摇控制模块
        2.2.1 摆角的测量
        2.2.2 定位的测量
        2.2.3 姿态传感器模块
    2.3 智能路径规划模块
    2.4 本章小结
第3章 防摇式桥式起重机的研究
    3.1 系统数学模型的建立
    3.2 系统性能的分析
    3.3 输入整形法介绍
    3.4 防摇模块使用前后仿真分析
        3.4.1 防摇模块未使用时仿真分析
        3.4.2 防摇模块使用时仿真与分析
    3.5 本章小结
第4章 智能路径规划环境地图模型的建立
    4.1 二维环境地图模型的建立
        4.1.1 栅格法二维建模
        4.1.2 图像的二值化处理
    4.2 三维环境地图模型的建立
        4.2.1 栅格法三维建模
    4.3 本章小结
第5章 智能路径规划
    5.1 常规路径规划算法
    5.2 二维路径规划
        5.2.1 传统A*算法
        5.2.2 A*算法的改进
        5.2.3 MATLAB仿真分析
    5.3 三维路径规划
        5.3.1 蚁群算法的介绍
        5.3.2 蚁群算法路径规划的设置
        5.3.3 算法流程
        5.3.4 MATLAB仿真分析
    5.4 本章小结
第6章 上位机软件的介绍及实验结果的分析
    6.1 上位机软件的设计
    6.2 上位机软件功能的介绍
    6.3 实验结果的分析
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文



本文编号：3776513