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随着现代工业和科学技术的不断发展,人们对能实现多自由度的运动装置需求越来越多。其中,由于永磁球形电机显著地简化了系统复杂度,因此逐步成为研究热点。永磁球形电机运动过程中的能耗、时间、平滑度等都是重要的性能指标,直接影响控制系统的动态性能。因此需要对其轨迹规划展开相应研究。本文针对永磁球形电机在三维空间特定路径下的轨迹问题,分别提出了基于遗传算法的时间最优、时间与能耗最优的轨迹规划策略。本文的具体内容如下:1.首先,介绍了永磁球形电机的基本结构。通过Pro/Engineer软件绘制永磁球形电机转子体的三维立体模型,并导入到ADAMS完成虚拟样机建模。同时,结合多刚体力学的拉格朗日方程推导了永磁球形电机的动力学数学模型。2.然后,结合给定路径点,利用B样条插值法构造了关节空间的轨迹曲线。同时,以时间最优为优化目标,在满足动力学和运动学约束条件下,采用遗传算法设计了永磁球形电机的时间最优方案,进行仿真分析。3.最后,利用非均匀有理B样条曲线插值法构造了关节空间的轨迹曲线。同时,以时间和能耗最优为优化目标,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)设计了永磁球形电机的时间能耗最优方案。根据Pareto解集选择最优解,进行仿真分析。本文的研究工作得到了国家自然科学基金重点项目“复杂电机系统关键基础问题研究”(51637001),国家自然科学基金项目“基于虚拟样机建模的永磁球形电机自适应反演协同控制研究”(51307001),安徽省教育厅自然科学重点项目“基于复杂轨迹规划的永磁球形电机协同建模及其控制研究,”(KJ2017A001)的共同资助。