一种轨迹规划方法、系统、设备以及存储介质技术方案

本申请公开了一种轨迹规划方法、系统、设备以及存储介质，涉及欠驱动机电系统技术领域，包括：将有效负载的运动轨迹等比划分为四个运动段；获取所述四个运动段对应的所述有效负载的摆角数据，所述摆角数据包括负载摆角阈值、摆角角速度阈值、摆角角加速度阈值；确定所述有效负载基于负载摆角与时间关系的多项式方程；获取所述多项式方程在预设阶数的导数表达式；将所述摆角数据作为约束条件，对所述多项式方程以及所述导数表达式进行多项式系数求解，得到摆角轨迹方程。本申请有助于控制有效负载的最大摆角，减少安全事故。减少安全事故。减少安全事故。

【技术实现步骤摘要】
一种轨迹规划方法、系统、设备以及存储介质


[0001]本申请涉及欠驱动机电系统
，尤其是涉及一种轨迹规划方法、系统、设备以及存储介质。

技术介绍

[0002]欠驱动机电系统，例如：典型的桥式吊车，在货运领域发挥着重要的作用，桥式吊车在工作过程中存在负载摆动问题不仅影响工作效率，还会增加安全事故发生几率。目前，大多数这类欠驱动机电系统在实际应用时，是由操作者根据经验调控系统的运动速度，减少因负载摆动而造成的不利影响。但长时间的人工操作并不利于提高欠驱动机电系统的工作效率和减小其安全事故发生几率。因此，需要一种可以预测有效负载轨迹的方法，进而可以根据预测的轨迹控制有效负载的最大摆角，减少安全事故的发生。

技术实现思路

[0003]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种轨迹规划方法、系统、设备以及存储介质，有助于控制有效负载的最大摆角，减少安全事故的发生。
[0004]本申请第一方面实施例提供了一种轨迹规划方法，包括：
[0005]将有效负载的运动轨迹等比划分为四个运动段；
[0006]获取所述四个运动段对应的所述有效负载的摆角数据，所述摆角数据包括负载摆角阈值、摆角角速度阈值、摆角角加速度阈值；
[0007]确定所述有效负载基于负载摆角与时间关系的多项式方程；
[0008]获取所述多项式方程在预设阶数的导数表达式；
[0009]将所述摆角数据作为约束条件，对所述多项式方程以及所述导数表达式进行多项式系数求解，得到摆角轨迹方程。
[0010]本申请第一方面实施例提供了一种轨迹规划方法，至少具有如下有益效果：台车在运动的过程中会引起负载的运动，本申请将台车开始运动到台车到达目的地停止运动的时间段等比划分为四个阶段，将四个运动段对应的负载的摆角数据，作为约束条件代入多项式方程以及多项式方程对应的多个导数表达式后得到摆角轨迹方程，因此，在台车开始运动到台车停止运动的过程中，根据该摆角轨迹方程控制摆角的运动，可以将负载的最大摆角控制在预设摆角阈值处，实现负载摆角可控，有助于减少安全事故的发生。
[0011]根据本申请第一方面的一些实施例，所述多项式方程包括至少五个待求解的多项式系数，所述将所述摆角数据作为约束条件，对所述多项式方程以及所述导数表达式进行多项式系数求解，得到摆角轨迹方程，包括：
[0012]将第一角度数据代入所述多项式方程以及所述导数表达式，得到所述多项式方程的前四项多项式系数；其中，所述第一角度数据为所述摆角数据中对应第一运动段的始端数据，所述第一运动段为所述有效负载的运动轨迹的初始段；
[0013]根据所述前四项多项式系数，更新所述多项式方程以及所述导数表达式；
[0014]将第二角度数据代入更新后的所述多项式方程以及所述更新后的所述导数表达式，得到所述多项式方程的其他多项式系数；所述第二角度数据为所述摆角数据中除所述第一角度数据以外的角度数据；
[0015]根据所述前四项多项式系数和所述其他多项式系数，确定摆角轨迹方程。
[0016]根据本申请第一方面的一些实施例，所述根据所述前四项多项式系数和所述其他多项式系数，确定摆角轨迹方程，包括：
[0017]将所述前四项多项式系数和所述其他多项式系数代入所述多项式方程，得到中间方程；
[0018]根据预设的凸优化算法，对所述中间方程进行优化，确定有效负载运动的最优时长；
[0019]根据所述最优时长和所述中间方程，确定所述摆角轨迹方程。
[0020]根据本申请第一方面的一些实施例，所述多项式方程为：
[0021][0022][0023]其中，T为台车开始运动到台车到达目的地停止运动的时长，0≤t≤T，τ为归一化的时间量，K为最大摆角系数，α
i
为第i项多项式的系数，β为调节系数，θ为负载关于竖直方向的摆角。
[0024]根据本申请第一方面的一些实施例，所述摆角数据包括：
[0025]θ(0)＝0，
[0026][0027][0028][0029]θ(T)＝0，
[0030]其中，为θ(t)的一阶导数，表征摆角的角速度与时间的关系，为θ(t)的二阶导数，表征摆角的角加速度与时间的关系，θ(t)≤θ
max
，，θ
max
、ω
max
以及a
max
分别为负载摆角阈值、摆角角速度阈值、摆角角加速度阈值。
[0031]根据本申请第一方面的一些实施例，在得到摆角轨迹方程之后，所述方法还包括：
[0032]确定台车位移与所述有效负载的摆角之间的动态耦合方程；
[0033]根据所述动态耦合方程以及所述摆角轨迹方程确定所述台车轨迹方程。
[0034]根据本申请第一方面的一些实施例，所述动态耦合方程为：
[0035][0036]其中，X(t)为台车在水平方向上的位移方程，为X(t)的二阶导数，L为台车与负
载之间的吊绳长度，g为重力加速度。
[0037]本申请第二方面实施例提供了一种欠驱动机电系统，包括：
[0038]第一模块，用于将有效负载的运动轨迹等比划分为四个运动段；
[0039]第二模块，用于获取所述四个运动段对应的所述有效负载的摆角数据，所述摆角数据包括负载摆角阈值、摆角角速度阈值、摆角角加速度阈值；
[0040]第三模块，用于确定所述有效负载基于负载摆角与时间关系的多项式方程；
[0041]第四模块，用于获取所述多项式方程在预设阶数的导数表达式；
[0042]第五模块，用于将所述摆角数据作为约束条件，对所述多项式方程以及所述导数表达式进行多项式系数求解，得到摆角轨迹方程。
[0043]本申请第二方面实施例提供了一种欠驱动机电系统，用于实现本申请第一方面实施例的一种轨迹规划方法，因此具有本申请第一方面实施例的全部有益效果。
[0044]本申请第三方面实施例提供了一种电子设备，包括：
[0045]至少一个存储器；
[0046]至少一个处理器；
[0047]至少一个程序；
[0048]所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如本申请第一方面任一项实施例所述的轨迹规划方法。
[0049]本申请第四方面实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行信号，所述计算机可执行信号用于执行如本申请第一方面任一项实施例所述的轨迹规划方法。
附图说明
[0050]本申请的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0051]图1为本申请实施例提供的桥式吊车单摆模型示意图；
[0052]图2为本申请实施例提供的关于负载的五个始末状态的示意图；
[0053]图3为本申请实施例提供的轨迹规划方法的流程图；
[0054]图4为本申请实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨迹规划方法，其特征在于，包括：将有效负载的运动轨迹等比划分为四个运动段；获取所述四个运动段对应的所述有效负载的摆角数据，所述摆角数据包括负载摆角阈值、摆角角速度阈值、摆角角加速度阈值；确定所述有效负载基于负载摆角与时间关系的多项式方程；获取所述多项式方程在预设阶数的导数表达式；将所述摆角数据作为约束条件，对所述多项式方程以及所述导数表达式进行多项式系数求解，得到摆角轨迹方程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多项式方程包括至少五个待求解的多项式系数，所述将所述摆角数据作为约束条件，对所述多项式方程以及所述导数表达式进行多项式系数求解，得到摆角轨迹方程，包括：将第一角度数据代入所述多项式方程以及所述导数表达式，得到所述多项式方程的前四项多项式系数；其中，所述第一角度数据为所述摆角数据中对应第一运动段的始端数据，所述第一运动段为所述有效负载的运动轨迹的初始段；根据所述前四项多项式系数，更新所述多项式方程以及所述导数表达式；将第二角度数据代入更新后的所述多项式方程以及所述更新后的所述导数表达式，得到所述多项式方程的其他多项式系数；所述第二角度数据为所述摆角数据中除所述第一角度数据以外的角度数据；根据所述前四项多项式系数和所述其他多项式系数，确定摆角轨迹方程。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述前四项多项式系数和所述其他多项式系数，确定摆角轨迹方程，包括：将所述前四项多项式系数和所述其他多项式系数代入所述多项式方程，得到中间方程；根据预设的凸优化算法，对所述中间方程进行优化，确定有效负载运动的最优时长；根据所述最优时长和所述中间方程，确定所述摆角轨迹方程。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多项式方程为：所述多项式方程为：其中，T为台车开始运动到台车到达目的地停止运动的时长，0≤t≤T，τ为归一化的时间量，K为最大摆角系数，α
i
为第i项多项式的系数，β为调节系数，θ...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁艳阳，黎任兴，林承敏，王天雷，王宏民，刘人菊，邱炯智，李俊辉，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：