本書(shū)對(duì)起重機(jī)選型、吊裝仿真、吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等相關(guān)的基礎(chǔ)理論和方法進(jìn)行系統(tǒng)、深入的論述，主要內(nèi)容包括四部分：第一部分討論多重工程約束下移動(dòng)式起重機(jī)選型方法，第二部分主要探討利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及起重機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)等理論研究單機(jī)、雙機(jī)的三維吊裝仿真，第三部分介紹基于研究成果自主研發(fā)的一款計(jì)算機(jī)輔助的吊裝方案設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，第四部分主要闡述非完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束下履帶起重機(jī)吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、被吊物位姿給定的吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃以及吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
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目錄
前言
1 起重吊裝施工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1 起重吊裝施工技術(shù)概述 1
1.1.1 吊裝方案設(shè)計(jì) 1
1.1.2 計(jì)算機(jī)輔助吊裝方案設(shè)計(jì) 3
1.1.3 起重機(jī)選型與吊裝過(guò)程規(guī)劃 4
1.2 國(guó)內(nèi)外起重吊裝施工技術(shù)研究現(xiàn)狀 5
1.2.1 起重機(jī)選型研究現(xiàn)狀 5
1.2.2 吊裝仿真研究現(xiàn)狀 7
1.2.3 吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究現(xiàn)狀 9
1.3 起重吊裝施工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析 12
參考文獻(xiàn) 14
2 多重約束的移動(dòng)式起重機(jī)選型算法研究 18
2.1 概述 18
2.2 多重約束的移動(dòng)式起重機(jī)選型數(shù)學(xué)模型構(gòu)建 19
2.2.1 移動(dòng)式起重機(jī)工作原理 19
2.2.2 影響起重機(jī)選型的因素 20
2.2.3 起重機(jī)選型的數(shù)學(xué)模型 21
2.3 起重機(jī)選型算法的總體框架 21
2.4 桁架臂履帶起重機(jī)選型實(shí)現(xiàn) 23
2.4.1 起重性能約束處理 23
2.4.2 被吊物與臂架間距約束處理 26
2.4.3 履帶接地比壓處理 29
2.5 小結(jié) 30
參考文獻(xiàn) 31
3 單臺(tái)移動(dòng)式起重機(jī)吊裝仿真 32
3.1 概述 32
3.2 履帶起重機(jī)吊裝運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)學(xué)模型 33
3.2.1 履帶起重機(jī)三種作業(yè)工況的數(shù)學(xué)模型 33
3.2.2 履帶起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián) 35
3.2.3 起重機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程仿真 36
3.3 履帶起重機(jī)整機(jī)重心和接地比壓計(jì)算 36
3.4 吊裝過(guò)程三維可視化 37
3.5 單機(jī)吊裝過(guò)程三維仿真系統(tǒng)總體框架 38
3.6 單機(jī)仿真案例分析 39
3.7 小結(jié) 43
參考文獻(xiàn) 43
4 典型協(xié)同吊裝工況的雙機(jī)系統(tǒng)建模研究 44
4.1 概述 44
4.2 雙機(jī)系統(tǒng)模型及其吊裝狀態(tài)表示 45
4.2.1 雙機(jī)系統(tǒng)模型 45
4.2.2 雙機(jī)系統(tǒng)吊裝狀態(tài)表示 46
4.3 雙機(jī)協(xié)同吊裝仿真流程設(shè)計(jì) 47
4.4 基于空間幾何約束的雙機(jī)系統(tǒng)基本動(dòng)作描述 48
4.4.1 雙機(jī)吊裝協(xié)同策略分析 48
4.4.2 雙機(jī)系統(tǒng)基本動(dòng)作描述 49
4.5 雙機(jī)系統(tǒng)基本動(dòng)作集構(gòu)建 50
4.5.1 起升動(dòng)作 50
4.5.2 橫向平移動(dòng)作 51
4.5.3 尾隨走動(dòng)作 52
4.5.4 尾隨止動(dòng)作 53
4.5.5 主旋轉(zhuǎn)動(dòng)作 55
4.6 廣西北海煉油異地改造項(xiàng)目丙烯塔吊裝案例 56
4.7 小結(jié) 58
參考文獻(xiàn) 59
5 雙機(jī)協(xié)同吊裝的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真 60
5.1 概述 60
5.2 基于最小勢(shì)能原理的雙機(jī)協(xié)同吊裝正向運(yùn)動(dòng)學(xué)算法 60
5.2.1 基于最小勢(shì)能原理的雙機(jī)起升系統(tǒng)正向運(yùn)動(dòng)學(xué)描述 62
5.2.2 起升繩偏擺角計(jì)算 64
5.2.3 被吊物位姿計(jì)算 65
5.2.4 起升力計(jì)算 65
5.3 雙機(jī)協(xié)同吊裝正向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解算法驗(yàn)證 66
5.4 基于正向運(yùn)動(dòng)學(xué)的雙機(jī)協(xié)同吊裝仿真流程 70
5.5 廣西北海煉油異地改造項(xiàng)目焦炭塔吊裝案例 71
5.6 小結(jié) 75
參考文獻(xiàn) 76
6 計(jì)算機(jī)輔助吊裝方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 77
6.1 概述 77
6.2 系統(tǒng)功能劃分及系統(tǒng)框架設(shè)計(jì) 78
6.2.1 系統(tǒng)功能模塊 78
6.2.2 系統(tǒng)框架 80
6.3 起重機(jī)選型子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 81
6.4 吊裝仿真子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 82
6.5 中石化南煉油品質(zhì)量升級(jí)改造工程項(xiàng)目沉降器吊裝案例 88
6.5.1 吊裝任務(wù)概述 88
6.5.2 應(yīng)用CALPADS設(shè)計(jì)吊裝方案 90
6.6 小結(jié) 102
參考文獻(xiàn) 102
7 基于RRT-Connect++算法的吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 103
7.1 概述 103
7.2 基于先驗(yàn)信息的RRT-Connect++算法改進(jìn) 105
7.2.1 RRT-Connect算法介紹與分析 105
7.2.2 生成樹(shù)擴(kuò)展策略改進(jìn) 107
7.2.3 隨機(jī)采樣策略改進(jìn) 111
7.2.4 仿真實(shí)驗(yàn) 113
7.3 單機(jī)吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型 119
7.4 單機(jī)吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法設(shè)計(jì) 119
7.4.1 算法的總體流程 119
7.4.2 吊裝系統(tǒng)位形空間 122
7.4.3 位形間距離度量定義 123
7.4.4 履帶起重機(jī)非完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束處理 124
7.5 吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn) 125
7.5.1 有效性驗(yàn)證 125
7.5.2 算法性能對(duì)比 128
7.6 結(jié)果討論 129
7.7 小結(jié) 130
參考文獻(xiàn) 131
8 被吊物位姿給定的吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 133
8.1 概述 133
8.2 被吊物位姿給定的吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題 134
8.3 自運(yùn)動(dòng)流形的參數(shù)化表示 136
8.4 CLR到自運(yùn)動(dòng)流形的映射 139
8.5 自運(yùn)動(dòng)流形的直接采樣策略 141
8.6 基于CLR的被吊物位姿給定的吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法 142
8.6.1 BiMRRTs算法總體框架 142
8.6.2 自運(yùn)動(dòng)流形區(qū)RRT生長(zhǎng)策略 144
8.6.3 BiMRRTs算法的應(yīng)用 145
8.6.4 仿真實(shí)驗(yàn)分析 146
8.6.5 FIGBiRRT算法和BiMRRTs算法性能討論 151
8.7 改進(jìn)的BiMRRTs算法 152
8.7.1 自運(yùn)動(dòng)流形鄰域表示及其空間搜索策略 153
8.7.2 自運(yùn)動(dòng)流形鄰域空間搜索策略實(shí)現(xiàn) 154
8.7.3 BiMRRTs-2算法 154
8.7.4 仿真實(shí)驗(yàn)分析 155
8.8 BiMRRTs算法和BiMRRTs-2算法的概率完備性 157
8.9 小結(jié) 158
參考文獻(xiàn) 158
9 起重機(jī)吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃仿真平臺(tái) 159
9.1 概述 159
9.2 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì) 159
9.3 規(guī)劃問(wèn)題構(gòu)造模塊設(shè)計(jì) 161
9.3.1 吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題形式化表達(dá) 161
9.3.2 吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題設(shè)計(jì) 162
9.3.3 CLiftSystem設(shè)計(jì) 163
9.4 吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與優(yōu)化模塊設(shè)計(jì) 165
9.5 可視化模塊設(shè)計(jì) 166
9.5.1 可視化引擎 166
9.5.2 場(chǎng)景樹(shù)設(shè)計(jì) 168
9.5.3 可視化流程 169
9.6 算法性能評(píng)估模塊 170
9.7 案例演示 171
9.7.1 吊裝運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與路徑優(yōu)化功能有效性驗(yàn)證 171
9.7.2 規(guī)劃結(jié)果可視化與算法性能評(píng)估可用性驗(yàn)證 175
9.8 小結(jié) 178
參考文獻(xiàn) 178
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