[發(fā)明專利]一種基于約束分類的時(shí)間最優(yōu)速度規(guī)劃方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111505094.4
• 申請(qǐng)日: 2021-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN114237047B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高健;張桂鑫;張攬宇;鄧海祥;陳云;賀云波;陳新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 深圳市創(chuàng)富知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

1.一種基于約束分類的時(shí)間最優(yōu)速度規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

讀取路徑信息并進(jìn)行曲線擬合，得到路徑曲線；

對(duì)路徑曲線進(jìn)行采樣，考慮靜態(tài)約束獲得速度曲線的靜態(tài)上界值；

考慮動(dòng)態(tài)約束，結(jié)合速度曲線的靜態(tài)上界值構(gòu)建時(shí)間最優(yōu)速度模型；

對(duì)時(shí)間最優(yōu)速度模型的目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)為矩陣形式，得到矩陣形式的目標(biāo)函數(shù)；

將約束條件通過矩陣分解和預(yù)設(shè)的縮放函數(shù)轉(zhuǎn)為矩陣形式，得到矩陣形式的約束條件；

所述矩陣形式的約束條件表示如下，

根據(jù)矩陣形式的目標(biāo)函數(shù)和矩陣形式的約束條件，得到凸模型；

所述凸模型的公式表示如下，

F表示要求解的最優(yōu)化速度，E表示單位矩陣，P_i⁺表示第i個(gè)二次矩陣P_i分解后特征值為正的矩陣，P_i^-表示第i個(gè)二次矩陣P_i分解后特征值為負(fù)的矩陣，q_i,b,c表示常數(shù)向量，F(xiàn)_up表示路徑每個(gè)點(diǎn)的速度上界，Υ表示縮放函數(shù)，P_i表示第i個(gè)二次矩陣；

基于二次序列規(guī)劃法求解凸模型，得到最終速度曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于約束分類的時(shí)間最優(yōu)速度規(guī)劃方法，其特征在于，曲線擬合的公式表示如下：

上式中，C(u)表示路徑曲線，P_i表示控制點(diǎn)，w_i表示控制點(diǎn)相應(yīng)的權(quán)系數(shù)，N_i,p表示第i個(gè)p階基函數(shù)，u表示樣條參數(shù)變量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于約束分類的時(shí)間最優(yōu)速度規(guī)劃方法，其特征在于，所述考慮動(dòng)態(tài)約束，結(jié)合速度曲線的靜態(tài)上界值構(gòu)建時(shí)間最優(yōu)速度模型這一步驟，其具體包括：

將速度曲線的靜態(tài)上界值逐點(diǎn)代入動(dòng)態(tài)約束方程組，并以時(shí)間最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建初步模型；

根據(jù)進(jìn)給速度和靜態(tài)上界值對(duì)初步模型進(jìn)行變換，得到時(shí)間最優(yōu)速度模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于約束分類的時(shí)間最優(yōu)速度規(guī)劃方法，其特征在于，所述時(shí)間最優(yōu)速度模型的公式表示如下：

上式中，f_up,i表示第i個(gè)采樣點(diǎn)的速度最大值，F(xiàn)_i表示第i個(gè)采樣點(diǎn)的速度最優(yōu)值，A_i(s),J_i(s)表示第i個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)給方向上的加速度和加加速度，A_∧,i(s),J_∧,i(s)表示第i個(gè)采樣點(diǎn)在∧軸向方向上的加速度和加加速度，a_t,max,j_t,max分別表示進(jìn)給方向最大加速度和加加速度，a_∧,max,j_∧,max表示∧軸向的最大加速度和加加速度。

5.一種基于約束分類的時(shí)間最優(yōu)速度規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括：

路徑曲線模塊，用于讀取路徑信息并進(jìn)行曲線擬合，得到路徑曲線；

靜態(tài)約束模塊，用于對(duì)路徑曲線進(jìn)行采樣，考慮靜態(tài)約束獲得速度曲線的靜態(tài)上界值；

動(dòng)態(tài)約束模塊，用于考慮動(dòng)態(tài)約束，結(jié)合速度曲線的靜態(tài)上界值構(gòu)建時(shí)間最優(yōu)速度模型；

模型變換模塊，用于對(duì)時(shí)間最優(yōu)速度模型的目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)為矩陣形式，得到矩陣形式的目標(biāo)函數(shù)；將約束條件通過矩陣分解和預(yù)設(shè)的縮放函數(shù)轉(zhuǎn)為矩陣形式，得到矩陣形式的約束條件；根據(jù)矩陣形式的目標(biāo)函數(shù)和矩陣形式的約束條件，得到凸模型；

所述矩陣形式的約束條件表示如下，

所述凸模型的公式表示如下，

F表示要求解的最優(yōu)化速度，E表示單位矩陣，P_i⁺表示第i個(gè)二次矩陣P_i分解后特征值為正的矩陣，P_i^-表示第i個(gè)二次矩陣P_i分解后特征值為負(fù)的矩陣，q_i,b,c表示常數(shù)向量，F(xiàn)_up表示路徑每個(gè)點(diǎn)的速度上界，Υ表示縮放函數(shù)，P_i表示第i個(gè)二次矩陣；

求解模塊，基于二次序列規(guī)劃法求解凸模型，得到最終速度曲線。