电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年7月11日
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标题: 基于PGD的从二维轨道中心线优化三维雪车轨道中心线以用于仿真应用
标题: PGD-based optimization of 3D bobsleigh track centerlines from 2D centerlines for simulation applications
摘要: 雪车赛道的中心线定义了其几何形状,对于仿真建模至关重要。 为了降低雪车训练成本,利用雪车赛道的中心线构建一个能紧密复制真实比赛环境的虚拟环境是一个有前景的解决方案。 然而,公开可用的中心线数据通常有限,仅基于二维(2D)中心线构建训练系统是不精确的。 为了解决这一实际问题,本文提出了一种基于二维(2D)中心线数据生成三维(3D)赛道中心线的方法。 结合国际赛道设计规范,该方法制定了一种优化问题,考虑了总赛道长度、高度差、坡度约束和几何连续性。 使用投影梯度下降(PGD)算法来求解该优化问题。 生成的三维中心线与真实赛道数据进行比较,结果表明该方法可以从原始或缩放的二维数据中再现现实的中心线趋势。 对于选定的赛道段,真实二维数据的总长度、高度差和平均坡度的相对误差分别在1.7%、3.2%和4.1%以内,而缩放数据的相对误差分别为1.1%、3.5%和4.3%。 所有坡度值均在允许范围内。 此外,通过调整分段或修改成本函数中高度差的权重,可以生成适用于不同比赛的各种中心线风格。 在不同的分段和权重因子下,最大误差分别达到4.4%、4.8%和9.8%,以及4.4%、4.8%和10.0%。 所提出的方法为支持雪车赛道中心线设计提供了一个灵活且高效的工具。
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