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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (12): 2298-2312.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.12.010
曾哲坤1, 胡明1, *, 汪珑2, 陈治进2, 周传璐1
ZENG Zhekun1, HU Ming1, *, WANG Long2, CHEN Zhijin2, ZHOU Chuanlu1
摘要: 为提升盾构管片拼装机的工作效率,减小管片拼装过程中的运动冲击,提高管片拼装机的工作稳定性,提出一种基于多策略混合鲸鱼-粒子群规划算法(MIWOA-PSO)的时间-冲击最优轨迹规划方法。首先,对管片拼装机进行运动学分析,通过运动学逆解将笛卡尔空间的目标轨迹转换至关节空间。其次,采用5次NURBS(non-uniform rational B-splines)曲线对管片拼装路径进行插值,建立时间-冲击的双目标函数。为提升算法优化性能,对鲸鱼优化算法(WOA)进行多策略改进: 采用Tent混沌映射增强种群多样性,引入遗传算法的变异操作提升全局搜索能力,结合精英反向优化策略避免早熟收敛,并与粒子群算法(PSO)混合形成MIWOA-PSO算法。最后,通过5次NURBS生成初始平滑轨迹,再利用MIWOA-PSO算法优化时间参数,得到时间-冲击最优的运动曲线。结果表明: 1)在作业时间方面,优化后的轨迹总时长为23.23 s,相较于优化前的28 s缩短了4.77 s(17.04%),提高了管片拼装机的运行效率; 2)在运动平稳性方面,管片拼装机各关节的冲击均得到抑制,最大关节冲击值仅为极限冲击值的 33.58%,提升了管片拼装机的作业稳定性。