本书对起重机选型、吊装仿真、吊装运动规划等相关的基础理论和方法进行系统、深入的论述，主要内容包括四部分：第一部分讨论多重工程约束下移动式起重机选型方法，第二部分主要探讨利用计算机图形学及起重机运动学等理论研究单机、双机的三维吊装仿真，第三部分介绍基于研究成果自主研发的一款计算机辅助的吊装方案设计软件系统，第四部分主要阐述非完整运动学约束下履带起重机吊装运动规划、被吊物位姿给定的吊装运动规划以及吊装运动规划系统设计。
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目录
前言
1 起重吊装施工技术的研究现状及发展趋势 1
1.1 起重吊装施工技术概述 1
1.1.1 吊装方案设计 1
1.1.2 计算机辅助吊装方案设计 3
1.1.3 起重机选型与吊装过程规划 4
1.2 国内外起重吊装施工技术研究现状 5
1.2.1 起重机选型研究现状 5
1.2.2 吊装仿真研究现状 7
1.2.3 吊装运动规划研究现状 9
1.3 起重吊装施工技术发展趋势分析 12
参考文献 14
2 多重约束的移动式起重机选型算法研究 18
2.1 概述 18
2.2 多重约束的移动式起重机选型数学模型构建 19
2.2.1 移动式起重机工作原理 19
2.2.2 影响起重机选型的因素 20
2.2.3 起重机选型的数学模型 21
2.3 起重机选型算法的总体框架 21
2.4 桁架臂履带起重机选型实现 23
2.4.1 起重性能约束处理 23
2.4.2 被吊物与臂架间距约束处理 26
2.4.3 履带接地比压处理 29
2.5 小结 30
参考文献 31
3 单台移动式起重机吊装仿真 32
3.1 概述 32
3.2 履带起重机吊装运动仿真数学模型 33
3.2.1 履带起重机三种作业工况的数学模型 33
3.2.2 履带起重机的运动关联 35
3.2.3 起重机运动过程仿真 36
3.3 履带起重机整机重心和接地比压计算 36
3.4 吊装过程三维可视化 37
3.5 单机吊装过程三维仿真系统总体框架 38
3.6 单机仿真案例分析 39
3.7 小结 43
参考文献 43
4 典型协同吊装工况的双机系统建模研究 44
4.1 概述 44
4.2 双机系统模型及其吊装状态表示 45
4.2.1 双机系统模型 45
4.2.2 双机系统吊装状态表示 46
4.3 双机协同吊装仿真流程设计 47
4.4 基于空间几何约束的双机系统基本动作描述 48
4.4.1 双机吊装协同策略分析 48
4.4.2 双机系统基本动作描述 49
4.5 双机系统基本动作集构建 50
4.5.1 起升动作 50
4.5.2 横向平移动作 51
4.5.3 尾随走动作 52
4.5.4 尾随止动作 53
4.5.5 主旋转动作 55
4.6 广西北海炼油异地改造项目丙烯塔吊装案例 56
4.7 小结 58
参考文献 59
5 双机协同吊装的正向运动学建模与仿真 60
5.1 概述 60
5.2 基于最小势能原理的双机协同吊装正向运动学算法 60
5.2.1 基于最小势能原理的双机起升系统正向运动学描述 62
5.2.2 起升绳偏摆角计算 64
5.2.3 被吊物位姿计算 65
5.2.4 起升力计算 65
5.3 双机协同吊装正向运动学求解算法验证 66
5.4 基于正向运动学的双机协同吊装仿真流程 70
5.5 广西北海炼油异地改造项目焦炭塔吊装案例 71
5.6 小结 75
参考文献 76
6 计算机辅助吊装方案设计系统开发 77
6.1 概述 77
6.2 系统功能划分及系统框架设计 78
6.2.1 系统功能模块 78
6.2.2 系统框架 80
6.3 起重机选型子系统设计 81
6.4 吊装仿真子系统设计 82
6.5 中石化南炼油品质量升级改造工程项目沉降器吊装案例 88
6.5.1 吊装任务概述 88
6.5.2 应用CALPADS设计吊装方案 90
6.6 小结 102
参考文献 102
7 基于RRT-Connect++算法的吊装运动规划 103
7.1 概述 103
7.2 基于先验信息的RRT-Connect++算法改进 105
7.2.1 RRT-Connect算法介绍与分析 105
7.2.2 生成树扩展策略改进 107
7.2.3 随机采样策略改进 111
7.2.4 仿真实验 113
7.3 单机吊装运动规划的数学模型 119
7.4 单机吊装运动规划算法设计 119
7.4.1 算法的总体流程 119
7.4.2 吊装系统位形空间 122
7.4.3 位形间距离度量定义 123
7.4.4 履带起重机非完整运动学约束处理 124
7.5 吊装运动规划仿真实验 125
7.5.1 有效性验证 125
7.5.2 算法性能对比 128
7.6 结果讨论 129
7.7 小结 130
参考文献 131
8 被吊物位姿给定的吊装运动规划 133
8.1 概述 133
8.2 被吊物位姿给定的吊装运动规划问题 134
8.3 自运动流形的参数化表示 136
8.4 CLR到自运动流形的映射 139
8.5 自运动流形的直接采样策略 141
8.6 基于CLR的被吊物位姿给定的吊装运动规划算法 142
8.6.1 BiMRRTs算法总体框架 142
8.6.2 自运动流形区RRT生长策略 144
8.6.3 BiMRRTs算法的应用 145
8.6.4 仿真实验分析 146
8.6.5 FIGBiRRT算法和BiMRRTs算法性能讨论 151
8.7 改进的BiMRRTs算法 152
8.7.1 自运动流形邻域表示及其空间搜索策略 153
8.7.2 自运动流形邻域空间搜索策略实现 154
8.7.3 BiMRRTs-2算法 154
8.7.4 仿真实验分析 155
8.8 BiMRRTs算法和BiMRRTs-2算法的概率完备性 157
8.9 小结 158
参考文献 158
9 起重机吊装运动规划仿真平台 159
9.1 概述 159
9.2 系统总体框架设计 159
9.3 规划问题构造模块设计 161
9.3.1 吊装运动规划问题形式化表达 161
9.3.2 吊装运动规划问题设计 162
9.3.3 CLiftSystem设计 163
9.4 吊装运动规划与优化模块设计 165
9.5 可视化模块设计 166
9.5.1 可视化引擎 166
9.5.2 场景树设计 168
9.5.3 可视化流程 169
9.6 算法性能评估模块 170
9.7 案例演示 171
9.7.1 吊装运动规划与路径优化功能有效性验证 171
9.7.2 规划结果可视化与算法性能评估可用性验证 175
9.8 小结 178
参考文献 178
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