基于最优控制的数控系统轨迹规划方法研究
| 摘要 | 第5-7页 |
| 英文摘要 | 第7-8页 |
| 创新点摘要 | 第9-14页 |
| 第一章 引言 | 第14-26页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第14-15页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第15-24页 |
| 1.2.1 最优控制理论 | 第15-16页 |
| 1.2.2 数值最优控制方法 | 第16-19页 |
| 1.2.3 传统数控轨迹规划方法(插补) | 第19-20页 |
| 1.2.4 最优轨迹规划方法 | 第20-21页 |
| 1.2.5 光滑轨迹规划方法 | 第21-22页 |
| 1.2.6 多点遍历运动规划方法 | 第22-24页 |
| 1.3 论文主要内容 | 第24-26页 |
| 第二章 预备知识 | 第26-47页 |
| 2.1 最优控制问题表述及最优性必要条件 | 第26-29页 |
| 2.1.1 最优控制问题表述 | 第26-27页 |
| 2.1.2 最优性必要条件 | 第27-29页 |
| 2.2 最优控制问题的数值求解方法 | 第29-36页 |
| 2.2.1 控制向量参数化方法 | 第29-31页 |
| 2.2.2 完全参数化方法 | 第31-32页 |
| 2.2.3 梯度计算方法 | 第32-36页 |
| 2.3 约束最优化技术 | 第36-47页 |
| 2.3.1 背景知识 | 第36-38页 |
| 2.3.2 线性规划的原对偶内点法 | 第38-40页 |
| 2.3.3 二次规划 | 第40-42页 |
| 2.3.4 序列二次规划 | 第42-43页 |
| 2.3.5 序列无约束优化方法 | 第43-47页 |
| 第三章 约束最优控制问题求解 | 第47-80页 |
| 3.1 自由时间最优控制问题求解 | 第47-52页 |
| 3.1.1 线性映射 | 第48页 |
| 3.1.2 非线性映射 | 第48-50页 |
| 3.1.3 典型实例测试 | 第50-52页 |
| 3.2 最优控制问题的路径约束处理 | 第52-65页 |
| 3.2.1 基于KS函数的约束凝聚方法 | 第53-56页 |
| 3.2.2 基于Sigmoid函数的约束凝聚方法 | 第56-59页 |
| 3.2.3 梯度计算 | 第59-61页 |
| 3.2.4 典型实例测试 | 第61-65页 |
| 3.3 切换结构最优控制问题求解 | 第65-74页 |
| 3.3.1 多级最优控制问题表述 | 第67-68页 |
| 3.3.2 梯度计算 | 第68-70页 |
| 3.3.3 数值求解 | 第70-71页 |
| 3.3.4 典型实例测试 | 第71-74页 |
| 3.4 Newton-CG增广拉格朗日优化算法 | 第74-79页 |
| 3.4.1 算法表述 | 第74-78页 |
| 3.4.2 典型实例测试 | 第78-79页 |
| 3.5 本章小结 | 第79-80页 |
| 第四章 给定路径数控系统时间最优轨迹规划 | 第80-122页 |
| 4.1 问题背景 | 第80-81页 |
| 4.2 问题描述 | 第81-86页 |
| 4.3 可行状态空间 | 第86-88页 |
| 4.4 时间最优轨迹的性质 | 第88-94页 |
| 4.5 轨迹参数化方法 | 第94-104页 |
| 4.5.1 基于分段多项式的控制轨迹参数化 | 第94-98页 |
| 4.5.2 基于B样条的状态轨迹参数化 | 第98-102页 |
| 4.5.3 两种参数化方法的性能比较 | 第102-104页 |
| 4.6 基于线性规划的时间最优轨迹规划 | 第104-115页 |
| 4.6.1 线性最优控制问题表述 | 第104-105页 |
| 4.6.2 线性问题表述的性质 | 第105-108页 |
| 4.6.3 问题参数化及求解 | 第108-111页 |
| 4.6.4 应用举例 | 第111-115页 |
| 4.7 鲁棒时间最优轨迹规划 | 第115-121页 |
| 4.7.1 动态参数不确定和扰动 | 第115-116页 |
| 4.7.2 基于线性规划的鲁棒最优轨迹规划 | 第116-118页 |
| 4.7.3 实例测试 | 第118-121页 |
| 4.8 本章小结 | 第121-122页 |
| 第五章 运动学、动力学约束的光滑时间最优轨迹规划 | 第122-165页 |
| 5.1 问题背景 | 第122页 |
| 5.2 光滑参数化路径 | 第122-128页 |
| 5.2.1 路径表述 | 第122-123页 |
| 5.2.2 路径的光滑性 | 第123-124页 |
| 5.2.3 基于最优控制的光滑路径生成 | 第124-126页 |
| 5.2.4 典型实例 | 第126-128页 |
| 5.3 轨迹光滑化方法 | 第128-144页 |
| 5.3.1 问题描述 | 第128-130页 |
| 5.3.2 光滑时间最优轨迹的性质 | 第130-132页 |
| 5.3.3 问题参数化 | 第132-133页 |
| 5.3.4 样条参数节点分布 | 第133-136页 |
| 5.3.5 问题的凸优化求解方法 | 第136-139页 |
| 5.3.6 测试实例 | 第139-144页 |
| 5.4 五轴数控光滑轨迹规划 | 第144-150页 |
| 5.5 运动学、动力学约束光滑最优轨迹规划 | 第150-164页 |
| 5.5.1 电动机模型 | 第150-151页 |
| 5.5.2 完整动力学性能分析 | 第151-153页 |
| 5.5.3 问题最优控制表述 | 第153-154页 |
| 5.5.4 基于凸优化的近似最优求解方法 | 第154-156页 |
| 5.5.5 实例测试和讨论 | 第156-164页 |
| 5.6 本章小结 | 第164-165页 |
| 第六章 多点遍历问题的最优运动规划 | 第165-181页 |
| 6.1 问题背景 | 第165页 |
| 6.2 问题描述 | 第165-166页 |
| 6.3 点-点运动规划 | 第166-171页 |
| 6.3.1 点-点运动规划算法 | 第168-169页 |
| 6.3.2 实例测试 | 第169-171页 |
| 6.4 起-停作业多点遍历的运动规划 | 第171-174页 |
| 6.4.1 起停作业运动规划的实现 | 第171-172页 |
| 6.4.2 实例测试 | 第172-174页 |
| 6.5 连续作业多点遍历的运动规划 | 第174-180页 |
| 6.5.1 直接优化方法规划最小时间运动 | 第175页 |
| 6.5.2 基于GA算法的路径选择方法 | 第175-177页 |
| 6.5.3 实例测试 | 第177-180页 |
| 6.6 本章小结 | 第180-181页 |
| 第七章 结论与展望 | 第181-183页 |
| 7.1 结论 | 第181-182页 |
| 7.2 未来工作展望 | 第182-183页 |
| 参考文献 | 第183-196页 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 | 第196-198页 |
| 致谢 | 第198-199页 |
| 作者简介 | 第199页 |
