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悬臂式掘进机断面成型轨迹多目标优化方法研究

王苏彧  马登成  任泽  吴淼  
【摘要】:断面成型是掘进过程的重要工序,传统的断面轨迹仅以轨迹最短为目标,且一旦确定不再改变,制约掘进机器人的发展。为此,本文针对常见及复杂构造断面,提出了悬臂式掘进机断面成型轨迹多目标优化方法。首先,以效能和安全为目标,建立了截割轨迹多目标优化模型,考虑实际截割工况,确定了模型中决策变量、目标函数以及约束条件;其次,为进一步提高优化解的收敛性及分布性,提出了基于知识库精简的多目标粒子群算法(FDMOPSO算法);最后,基于FDMOPSO算法对截割轨迹多目标优化模型进行求解。经仿真验证,算法的收敛性提高了约90%、分布性提高了约40%,且对于不同形状、大小的复杂构造巷道断面都可以规划得到截割轨迹解集,并以效率、安全和截割平滑性为依据,最终决策得出最优轨迹。优化之后的截割轨迹,既能提高截割效率,同时可以做到避免夹矸,增加了截割的安全性。

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