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挖掘機多目標軌跡優化與實踐

  • 作者：張韻悅|責編:耍利娜
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122507488
  • 出版日期：2026/09/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：124
人民幣：RMB 79 元      售價：元
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內容大鋼
    本書立足工程機械智能化升級趨勢，以挖掘機自主作業核心技術為研究對象，系統闡述工作裝置軌跡規劃與控制的完整解決方案。全書以立派PC1012型挖掘機為平台，建立精準的運動學與動力學模型，圍繞作業效率、能耗與平穩性開展多目標優化研究。
    書中創新提出4-3-3-3-4分段多項式、時間-脈動優化、T型速度曲線等多種軌跡規劃方法，並結合差分進化、粒子群、序列二次規劃、自適應遺傳及深度強化學習演算法，實現時間最優、能耗最優與平穩作業的協同優化。同時，完成液壓系統與控制系統智能化改造，搭建實驗平台並開展軌跡跟蹤實驗，驗證方法的工程實用性。
    本書理論與實踐結合緊密，適合工程機械領域科研與工程技術人員閱讀，也可供機械工程、自動化專業師生參考。
作者介紹
張韻悅|責編:耍利娜
目錄
第1章  緒論
  1.1  背景及意義
  1.2  挖掘機的智能化研究
    1.2.1  挖掘機的運動學和動力學建模
    1.2.2  挖掘機的智能化發展
    1.2.3  挖掘機的軌跡規劃研究
    1.2.4  挖掘機的軌跡跟蹤控制策略研究
  1.3  本書的主要內容
第2章  挖掘機工作裝置的運動學和動力學建模
  2.1  運動學建模
    2.1.1  結構模型
    2.1.2  D-H坐標系描述
    2.1.3  運動學基本方程
  2.2  運動學分析
    2.2.1  正運動學分析
    2.2.2  逆運動學分析
    2.2.3  關節空間和驅動空間的相互轉換
  2.3  作業區域分析
  2.4  動力學建模
    2.4.1  模型構建方法
    2.4.2  動力學模型
  2.5  本章小結
第3章  挖掘機工作裝置的時間最優軌跡規劃
  3.1  關節空間的分段多項式軌跡規劃方法
    3.1.14  -3-3-3-4分段多項式
    3.1.2  時間最優問題
  3.2  基於差分進化演算法的時間最優軌跡規劃
    3.2.1  標準差分進化演算法
    3.2.2  基於差分進化演算法的時間最優挖掘軌跡規劃
    3.2.3  模擬結果對比及分析
  3.3  基於變慣性權重粒子群優化演算法的時間最優軌跡規劃
    3.3.1  粒子群優化演算法
    3.3.2  變慣性權重粒子群演算法
    3.3.3  基於變慣性權重粒子群優化演算法的4-3-3-3-4分段多項式軌跡規劃
    3.3.4  模擬結果對比及分析
  3.4  基於序列二次規劃演算法的時間-脈動最優軌跡規劃
    3.4.1  三次樣條軌跡規劃方法
    3.4.2  基於序列二次規劃演算法的時間-脈動最優挖掘軌跡規劃
    3.4.3  模擬結果對比及分析
  3.5  本章小結
第4章  挖掘機工作裝置的能耗最優軌跡規劃
  4.1  基於自適應遺傳演算法的能耗最優軌跡規劃
    4.1.1  T型速度曲線軌跡規劃方法
    4.1.2  能耗最優問題描述
    4.1.3  基於自適應遺傳演算法的T型速度曲線能耗最優軌跡規劃
    4.1.4  模擬結果分析
  4.2  沿給定路徑的時間-能耗最優軌跡規劃
    4.2.1  給定路徑的參數化
    4.2.2  時間-能耗最優軌跡規劃
    4.2.3  內點法優化計算

    4.2.4  結果分析
  4.3  本章小結
第5章  基於深度強化學習的自主作業最優軌跡規劃
  5.1  強化學習
    5.1.1  基本組成要素
    5.1.2  馬爾科夫決策過程
  5.2  近端策略優化演算法
    5.2.1  重要性採樣原理
    5.2.2  獎勵函數
    5.2.3  Actor-Critic架構
  5.3  基於PPO演算法的端到端最優時間軌跡規劃
    5.3.1  多智能體系統搭建
    5.3.2  多智能體強化學習系統設計
    5.3.3  時間最優軌跡規劃結果分析
  5.4  本章小結
第6章  挖掘機工作裝置的軌跡跟蹤控制實驗
  6.1  挖掘機的智能化改造
    6.1.1  液壓系統改造
    6.1.2  控制系統硬體設計
    6.1.3  控制系統軟體設計
  6.2  挖掘機的控制系統建模
    6.2.1  電液比例系統建模
    6.2.2  工作裝置控制系統模型
  6.3  挖掘機的最優軌跡跟蹤實驗
    6.3.1  分段多項式作業軌跡跟蹤實驗驗證
    6.3.2  三次樣條作業軌跡跟蹤實驗驗證
  6.4  本章小結
第7章  總結與未來展望
  7.1  本書內容總結
  7.2  未來展望
參考文獻

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