上海交通大学学报(自然版) ›› 2012, Vol. 46 ›› Issue (12): 1891-1895.
李树荣,张强,张晓东,雷阳
收稿日期:
2012-06-21
出版日期:
2012-12-29
发布日期:
2012-12-29
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(60974039), 中央高校基础研究基金资助项目(27R1105018A)
LI Shu-Rong, ZHANG Qiang, ZHANG Xiao-Dong, LEI Yang
Received:
2012-06-21
Online:
2012-12-29
Published:
2012-12-29
摘要: 基于牛顿-共轭梯度(Newton-CG)增广拉格朗日算法, 给出了一种计算机数控(CNC)系统时间最优轨迹规划问题的高效求解方法. 通过非线性变量代换, 时间最优轨迹规划问题被表述为一个固定时间域的凸最优控制问题. 基于扩展极大值原理, 证明了弦误差与分轴加速度约束的时间最优轨迹具有bang-bang的约束结构. 基于控制向量参数化方法, 问题被转化为具有无穷维约束的半无穷规划问题. 通过构造拉格朗日函数, 约束优化问题转化为一系列无约束问题. 由于问题凸性, 故迭代求解采用高效的线搜索Newton-CG方法. 通过求解给定测试路径的时间最优轨迹规划问题, 验证了所提方法的有效性.
中图分类号:
李树荣, 张强, 张晓东, 雷阳. 高效计算时间最优轨迹的牛顿-共轭梯度增广拉格朗日方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2012, 46(12): 1891-1895.
LI Shu-Rong, ZHANG Qiang, ZHANG Xiao-Dong, LEI Yang. Newton-CG Augmented Lagrangian Approach for Efficient Computation of Time Optimal Trajectory[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2012, 46(12): 1891-1895.
[1]Timar S D, Farouki R T. Timeoptimal traversal of curved paths by Cartesian CNC machines under both constant and speeddependent axis acceleration bounds[J]. Robotics and ComputerIntegrated Manufacturing, 2007, 23(5): 517532.[2]Zhang K, Yuan C M, Gao X S. Efficient algorithm for feedrate planning and smoothing with confined chord error and acceleration for each axis[J]. MMpreprints, 2011, 30: 3956.[3]Dong J Y, Stori J A. A generalized timeoptimal bidirectional scan algorithm for constrained feedrate optimization[J]. ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2006, 128: 379390.[4]Yuan C M, Gao X S. Timeoptimal interpolation of CNC machines along parametric path with chord error and tangential acceleration bounds[J]. MMpreprints, 2010, 29: 165188.[5]Gourdeau R, Schwartz H M. Optimal control of a robot manipulator using a weighted timeenergy cost function[C]∥IEEE Conference on Decision and Control. Tampa, FL, USA: IEEE Conference Publications, 1989: 16281631.[6]Gasparetto A, Zanotto V. Optimal trajectory planning for industrial robots [J]. Advances in Engineering Software, 2010, 41(4): 548556.[7]Erkorkmaz K, Heng M. A heuristic feedrate optimization strategy for NURBS tool paths [J]. CIRP AnnalsManufacturing Technology, 2008, 57(1): 407410.[8]Verscheure D, Demeulenaere B, Swevers J, et al. Timeoptimal path tracking for robots: A convex optimization approach[J]. IEEE Transaction on Automatic Control, 2009, 54(10): 23182327.[9]Constantinescu D, Croft E A. Smooth and timeoptimal trajectory planning for industrial manipulators along specified paths[J]. Journal of Robotic Systems, 2002, 17 (5): 233249.[10]Richard F H, Suresh P S, Raymond G V. A survey of the maximum principles for optimal control problems with state constraints[J]. SIAM Review, 1995, 37(2):181218.[11]Birgin E, Martínez J. Structured minimalmemory inexact quasiNewton method and secant preconditioners for augmented Lagrangian optimization[J]. Computational Optimization and Applications, 2008, 39(1): 116.[12]Tsai M S, Nien H W, Yau H T. Development of an integrated lookahead dynamicsbased NURBS interpolator for high precision machinery[J]. ComputerAided Design, 2008, 40: 554566. |
[1] | 蒋冬冬, 洪芳军, 郑平. 交流电润湿作用下液滴的振荡行为特性[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(04): 513-518. |
[2] | 黄祥龙, 张晓晶, 白国娟, 徐武, 汪海. 基于裂纹尖端张开角准则的多裂纹薄壁结构剩余强度分析[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(04): 519-524. |
[3] | 刘亦鹏, 胡学羽, 陈佳洛, 王平阳, 杜朝辉. 圆形截面管路内PIV流场测量的直接校正方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(04): 525-532. |
[4] | 祝捍皓, 朴胜春, 张海刚, 刘伟, 安旭东. 典型海底条件下抛物方程声场计算方法的缩比实验验证[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(04): 532-537. |
[5] | 杨晶晶1, 刘永生1, 房文健1, 方津1, 彭麟1, 杨正龙2, 高湉1, 谷民安1. 具有负反馈特征的光伏-温差联合发电模型与效率分析[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(04): 550-554. |
[6] | 刘晨燕1, 2, 潘理1, 2, 訾小超2. 基于二进制序列集合的策略合成代数框架[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(04): 579-583. |
[7] | 彭艳斌1, 郑志军1, 于成波2, 李吉明3. 基于分类器融合的自动化协商决策模型[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(04): 644-649. |
[8] | 宁晓琳1, 赵一飞2, 陈飞儿1. 全球航运景气指数的研究[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(03): 417-422. |
[9] | 孔祥强1, 林琳1, 李瑛1, 张东2, 杨前明1. R410A充注量对直膨式太阳能热泵热水器性能的影响[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(03): 370-375. |
[10] | 黄康, 欧阳光耀, 安士杰, 常汉宝. 双层交错布置多孔喷嘴设计与仿真研究 [J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(03): 434-437. |
[11] | 王蕾, 顾孟迪. 均值回复市场中的最优再保险与投资决策[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(03): 438-443. |
[12] | 熊浩, 鄢慧丽, 周和平, 柳伍生. 多阶段动态车辆路径问题实时优化策略 [J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(03): 450-453. |
[13] | 洪江涛1, 杨晓雁1, 陈俊芳2. 知识管理、知识竞争力与核心竞争力关系的实证研究[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(03): 444-449. |
[14] | 李彬a, 季建华a, b, 李国威a. 综合收益和风险的供应链鲁棒性指标模型研究[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(03): 484-488. |
[15] | 徐时吟, 黄修长, 华宏星. 六韧带手性结构的能带特性[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2013, 47(02): 167-172. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||