基于多目标遗传算法的起重机吊装路径规划-论文.pdf

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1、第41卷第1期湖南大学学报(自然科学版)VoL41，No．12O14年1月JournalofHunanUniversity(NaturalSciences)Jan．2014文章编号：1674—2974(2014)Ol一0063—07基于多目标遗传算法的起重机吊装路径规划邓乾旺，高礼坤，罗正平，李枭(湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙410082)摘要：采用改进遗传算子操作策略的遗传算法以解决起重机三维空间多目标吊装路径的规划问题．首先建立起重机作业场景和位姿空间的数学模型，将起重机的空间多自由度路径规划问题转化成平面路

2、径点的求解问题．然后确定以吊装路径最短、安全性最好和运动形式变化最少为优化目标，通过添加记忆算子为插入算子和变异算子选取合适的方向和步长进行多目标优化操作．实验证明该算法能综合考虑多种因素，并能同时提供不同特点的路径供决策者选择．关键词：多目标优化；遗传算法；记忆算子；空间多自由度路径规划中图分类号：TH213．1文献标识码：ALiftingPathPlanningofCraneBasedonMuhi——objectiveGeneticAlgorithmDENGOian—wang，GAOLi—kun，LUOZheng—ping，LIXi

3、ao(StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody，HunanUniv，Changsha，Hunan410082)Abstract：Animprovedoperatingstrategyofgeneticoperatorsortinggeneticalgorithm(GA)wasusedforthemulti—objectiveoptimizationofcraneSliftingpathplanninginthree—dimensionalspace．

4、First，spacepathplanningofmultipledegreesoffreedomwastransformedintothatofplanarpathpointsplanningbyconstructingmathematicalmodelsofcraneSliftingsceneandposespace．Second，theoptimizationtargets，includingtheshortestliftingpath，bestsecurity，minimumofmovementchanges，weredeter

5、mined．Then，suitabledirectionandstepsizeoftheinsertoperatorandmutationoperatorwereselectedwiththeadditionofamemoryoperatorformulti—objectiveoptimization．Experimentshavedemonstratedthatthisalgorithmcantakeseveralfactorsintoaccountandgeneratemultiplepathstoselectatonetime．K

6、eywords：multiobjectiveoptimization；GA；memoryoperator；spacepathplanningofmultiplede—greesoffreedom虚拟场景中起重机无碰撞吊装路径规划属于环机规划出一条满足约束条件和目标的吊装路径．目境信息已知的全局路径规划问题．全局路径规划方前，国内外的研究机构、学者对吊装路径规划做出了法根据已获知的环境信息，对环境进行建模，为起重大量的研究成果，比如Morad[等人基于人工智能收稿日期：2013—03—20基金项目：国家自然科学基金资助项目(7097303

7、4)；国家863计划项目(2013AA040206)作者简介：邓乾旺(1972一)，男，湖南长沙人，湖南大学教授，博士十通讯联系人，E—mail：deng—arbeit@163．com64湖南大学学报(自然科学版)的方法开发出一款Path—Finder系统，该系统在边，其中，Q为自起始边沿逆时针(左转)方向指向Walk—thru环境中运用主动干涉检测盒启发式搜索终止边的扇形区域，角度范围为W；Q。为自起始边方法来确定真实作业空间中的最优吊装路径．Red—沿顺时针方向(右转)指向终止边的扇形区域，角度dyl2等人采用了C一空间的原理和启发

8、式搜索算法范围为w．对起重机的无碰撞吊装路径规划过程进行研究．起重机空间无碰撞吊装路径规划本质上是一个多性能指标的NP完全问题，这其中需要满足多个优化参数，例如最短距离、最小时间和最低耗能等，很难为其求解单