Дослідження методу рою частинок в задачі оптимізації режиму руху маніпулятора за однією з узагальнених координат

Abstract

Задачі оптимізації режимів руху механічних систем, зокрема роботів та маніпуляторів, є актуальною в контексті сучасного розвитку суспільства та машинобудування. Роботи і маніпулятори здатні автономно виконувати складні задачі по заданих програмах керування, що значно знижує вартість виконуваних ними робіт. Алгоритми оптимальних переміщень складових елементів роботів і маніпуляторів дозволяють реалізовувати складні траєкторії переміщень їхніх робочих органів з прогнозованими енерговитратами, точністю позиціювання, швидкодією. Пошук оптимальних режимів руху є складною і не однозначною задачею, що вимагає точного формулювання функції оптимізації, рівнянь обмежень та методів визначення оптимальних законів, які б задовольняли критерії поставленої оптимізаційної задачі. Одним із шляхів вирішення таких складних задач є евристичні методи перебору варіантів розв’язку на обмеженій площині, зокрема одним з таких є методів рою частинок. В даному досліджені проаналізовано класичний метод рою частинок для пошуку оптимального режиму руху стріли маніпулятора за однієї з узагальнених координат. Цільовою функцією оптимізації вибрано «енергію» прискорень механічної системи, а пошук оптимального закону переміщення здійснюється із застосуванням полінома четвертого порядку. Проведене теоретичне дослідження показало, що метод рою частинок може бути застосований для пошуку оптимальних законів руху, проте при роботі з даним методом необхідно модернізувати алгоритм визначення його складових, зокрема швидкості переміщення частинок та їх корегувальних коефіцієнтів. При визначенні оптимальних законів руху маніпулятора методом рою в даному дослідженні застосовується підхід, де прийнято, що час є дискретним, а значення цільової функції визначалося лише в прийнятих точках дискретизації часу.

Keywords

• метод рою частинок
• система керування
• оптимізація
• маніпулятор
• узагальнені координати
• Mathematica