Материал: 2426

Способы дискретизации непрерывного пространства с препятствиями

Рис. 1.18. Классификация способов дискретизации непрерывного пространства с препятствиями при поиске на графах

Большую сложность вызывает не только поиск траектории, для которого существуют эффективные методы и подходы, но и предварительная подготовка и описание пространства и объекта. Для многомерного пространства наибольшие затраты времени при вычислениях может вызывать описание его топологии, формы и размеров препятствий и связанного с ними графа состояний, от эффективности и удачности которого зависит быстрота и точность последующего поиска. На первый план при этом выступают неформальные (эвристические) методы, основанные на использовании некоторых специфических особенностей задачи или ее физических аналогов. Особенностью комбинаторных задач, к которым относится и задача планирования оптимальной траектории объекта в общем многомерном случае, является невозможность применения хорошо разработанного классического аппарата бесконечно малых. Это в основном и обусловливает сложность их решения. Необходим поиск специальных приемов и методов для их преодоления применительно к задаче поиска оптимальной траектории объекта в трехмерной среде с препятствиями с учетом координат угловой ориентации объекта.

51

2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ПЛАНИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ МОБИЛЬНЫХ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ В НЕОДНОРОДНОМ ОРГАНИЗОВАННОМ ТРЕХМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

2.1. Методика теоретических исследований планирования рабочих процессов мобильных грузоподъемных кранов в неоднородном организованном трехмерном пространстве

Исследование любой сложной системы требует постановки проблемы, т.е. выявления проблемной ситуации. Рациональное решение проблем предполагает использование методов и моделей теории систем и системного анализа [7, 25, 136, 173]. В главе 1 монографии применительно к грузам, перемещаемым ГПК, была сформулирована проблема оптимизации траектории перемещения объемного объекта произвольной заданной формы с учетом его угловых координат в неоднородном организованном трехмерном пространстве с произвольным расположением и формой препятствий по принятым критериям оптимальности.

Из сформулированной проблемы оптимизации траектории объемного объекта, рассматриваемого как груза, перемещаемого ГПК (группой ГПК), вытекает проблема оптимизации технологических параметров рабочего процесса ГПК (группы ГПК): управляемых во время рабочего процесса обобщенных координат ГПК с учетом кинематической избыточности, а также координат базового шасси (места установки ГПК до начала работы). Это позволило определить цель работы, объект и предмет исследований.

Цель работы: повышение эффективности использования ГПК за счет оптимизации траекторий перемещения груза в неоднородном организованном пространстве и координат установки ГПК.

Объект исследований: процессы синтеза оптимальных траекторий перемещения груза в неоднородном организованном пространстве и координат установки ГПК.

Предмет исследований: закономерности синтеза оптимальных траекторий перемещения груза в неоднородном организованном пространстве и координат установки ГПК.

Методика проведения системного анализа не является универсальной, т.к. каждая проблема имеет свои особенности и требует от исследователя инициативы, воображения и интуиции, чтобы правильно определить цели проекта и успешно их реализовать [7, 25, 136,

52

нивания системы качественными и/или количественными характеристиками с использованием математических методов. В то же время применение математических средств возможно лишь тогда, когда определены средства оценки, измерения всех существенных параметров системы [7, 25, 136, 173].

На основании изложенного решение задач настоящей монографии с применением методологии системного анализа было представлено следующими этапами [7, 25, 136, 173]:

1.Формулирование научной проблемы и цели работы как решения поставленной проблемы.

2.Определение объекта и предмета исследования.

3.Постановка задачи планирования оптимальных траекторий перемещения объекта-груза в неоднородном организованном пространстве по геометрическому критерию, решение которой необходимо для достижения поставленной в работе цели, включающая подэтапы:

- математическая формулировка задачи планирования оптимальных траекторий перемещения объекта-груза в неоднородном организованном пространстве по геометрическому критерию и ее ограничений;

- выбор геометрических критериев оценки оптимальности траекторий перемещения объекта-груза в неоднородном организованном пространстве на основе линейных и угловых координат объектагруза.

4.Решение задачи синтеза оптимальных траекторий перемещения объекта-груза в неоднородном организованном пространстве по геометрическому критерию, включающее подэтапы:

- разработка методик предварительной обработки дискретных пространственных данных с целью адаптации к решению задачи поиска оптимальной траектории перемещения объекта;

- предложение альтернативных вариантов решения задачи на основе: генетического подхода, модифицированного алгоритма роевого интеллекта, модифицированного алгоритма вероятностной дорожной карты, алгоритма декомпозиции линейных и угловых координат, модифицированного направленного волнового алгоритма;

- разработка методик и алгоритмов решения задачи на основе перечисленных подходов;

- разработка автоматизированных средств реализации методик и алгоритмов решения задачи на основе перечисленных подходов.

5.Решение задачи выбора наиболее эффективной для заданных условий методики планирования оптимальных траекторий перемеще-

54