文章目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题背景

1.3 工程机械路径规划研究意义

1.4 工程机械路径规划研究现状

    1.4.1 工程机械智能化技术研究现状

    1.4.2 路径规划算法研究现状

1.5 课题主要内容

第2章 工程机械路径规划系统研究

2.1 路径规划问题概述

2.2 路径规划的分类及步骤

    2.2.1 全局路径规划

    2.2.2 局部路径规划

    2.2.3 路径规划步骤

2.3 常规路径规划算法总结及其发展趋势

2.4 本章小结

第3章 工作环境地图构建

3.1 环境地图建模方法

    3.1.1 特征地图

    3.1.2 拓扑地图

    3.1.3 栅格地图

    3.1.4 直接表征法

3.2 环境地图建模过程

3.3 基于栅格地图的障碍物处理

    3.3.1 障碍物膨化

    3.3.2 障碍物填充

3.4 本章小结

第4章 基于人工势场法的局部路径构建

4.1 人工势场法

    4.1.1 人工势场法原理

    4.1.2 人工势场法收敛判定

4.2 人工势场法缺陷

    4.2.1 不可达问题

    4.2.2 路径突变问题

    4.2.3 路径干涉问题

4.3 人工势场法改进

    4.3.1 斥力场函数改进

    4.3.2 前进方向设置

    4.3.3 局部路径优化

4.4 人工势场法仿真结果分析

4.5 本章小结

第5章 基于蚁群算法的全局路径规划

5.1 蚁群算法系统研究

    5.1.1 蚁群算法原理

    5.1.2 蚁群算法性能评价指标

    5.1.3 蚁群算法参数特性研究

    5.1.4 蚁群算法优缺点

5.2 蚁群算法改进

    5.2.1 蚁群算法转移规则改进

    5.2.2 信息素更新规则改进

5.3 势场蚁群算法模型

    5.3.1 势场蚁群算法原理

    5.3.2 综合启发信息构造

    5.3.3 势场蚁群算法流程

5.4 仿真实验结果

5.5 本章小结

第6章 上位机监控系统

6.1 项目管理

    6.1.1 项目查询

    6.1.2 项目申请

    6.1.3 进度查询

6.2 工程机械信息管理

    6.2.1 工程机械查询

    6.2.2 工程机械实时数据

    6.2.3 工程机械报修

    6.2.4 添加工程机械

6.3 人员信息管理

6.4 实时监控方案生成

6.5 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 论文总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表

文章摘要:在工业4.0的大背景下,工程机械的使用率迅速提高。随制造能力进步及现代项目施工集群化、安全化的要求,无人驾驶技术成为工程机械的一个主要发展方向。路径规划作为无人驾驶领域的关键技术之一,在国内外已悄然兴起,但传统路径规划方法在无人工程机械的应用上并不契合。本文以无人工程机械为研究对象,对多智能算法融合的工程机械路径规划问题进行了研究,主要工作如下:首先,本文详细介绍分析了无人工程机械的工作环境特点,确定了基于栅格地图的环境地图建模以对障碍物及可行区域进行精确表达。对可能出现的未充满栅格及陷阱栅格分别进行了膨化和填充处理,为无人工程机械的路径规划提供准确、有效的环境信息。其次,将人工势场法应用于无人工程机械的复杂环境局部路径规划,针对人工势场算法的不可达及路径曲折等问题分别提出了斥力场函数改进、前进方向角度设置等改进方法,并通过MATLAB仿真验证了算法改进效果。然后,对蚁群法的原理及数学模型进行了介绍,分析了其应用于复杂环境地图全局路径规划中的缺陷,通过引入伪随机比例转移及信息素释放规则完善了算法;结合势场力形成综合启发信息,提高了前期迭代速度及收敛速度;引入势场力权重系数,前期势场力主导算法搜索,提高迭代效率,后期蚁群算法启发信息主导,改善了局部最优等问题;通过MATLAB仿真实验,验证了其具备良好的收敛速度与精度。最后,系统展示了所开发上位机界面,通过对项目管理、工程机械群管理等不同模块的详细介绍,为算法使用及项目监控管理等提供统一平台,为智能化工程机械群协同施工打下良好基础。

文章来源：《中国工程机械学报》 网址: http://www.zggcjxxbzz.cn/qikandaodu/2022/0210/750.html

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