基于改进融合蚁群算法的AGV路径规划

针对传统蚁群算法在AGV寻路时存在收敛速度慢、转角次数多且不够平滑等问题,在蚁群系统算法(Ant Colony System,ACS)的基础上,提出一种改进融合蚁群算法。首先通过势场引力函数来改进蚁群系统的启发函数;其次,采用一种改进自适应伪随机转移策略,在信息素更新中引入自适应挥发因子;然后,采用三次B样条曲线平滑策略进行优化;最后,在栅格地图中进行仿真,结果表明,改进算法达到缩短路径长度和减少转角次数的目的,同时提高算法的收敛性和路径平滑性,相较于传统蚁群算法能明显提升寻路效率。

基于Q8的电阻炉控制系统的半实物仿真

介绍了一种基于Quanser Q8卡和Simulink的半实物仿真系统的构造与应用方法,搭建起理论仿真研究与实时控制之间的桥梁。以电阻炉控制为例,详细介绍了电阻炉温度控制半实物仿真控制系统中硬件构成及PID控制器的搭建和参数调整方法。给出仿真曲线,控制效果良好。仿真结果的验证过程直观,控制器的参数实时可调,易于操作。

一种数控力/位置控制半实物仿真系统的构建

针对数控系统的力位置控制实现难度大、参数调整复杂的问题,研究了一种基于Quanser Q8卡和Si mulink的半实物仿真系统。以X-Y-Z三轴运动平台为对象,对该系统中软硬件的具体构成进行了设计。通过以Z轴的恒接触力控制为目标,在Si mulink软件中设计了含有位置环和力环的控制器,给出了实际仿真曲线。结果表明,该系统控制器设计合理,参数调整简单,控制效果观察直观。

基于小波分析的人体平衡指标提取方法研究

为了定量评测人体的平衡能力,本研究以典型的二阶系统为模型结构,对采集得到的脉冲激励下的重心波动信号进行连续小波变换,计算出人体在外部激励下恢复原平衡状态下的调节时间,并以此作为评价平衡能力的指标。与解析法相比,此方法削弱了局部数据信息中随机干扰对结果的影响,将模型拟合度提高了近20%,可实现人体平衡指标准确提取。通过对100个样本多方向激励下调节时间的计算,验证了此方法的可行性,并统计出正常人平衡调节时间的参考范围为2～20 s。

基于随机视觉刺激的人体平衡能力评测系统研究

为了更客观地评测人体在各方向上的平衡能力,本研究将人体平衡过程在外部激励下的完整动力学模型,合理简化为二阶线性系统,并将调节时间作为反映系统响应速度快慢的指标;同时,通过采用各方向等概率随机视觉激励,避免受测者对评测过程的预准备.通过以PC/104为核心控制器和以QNX为实时操作系统构建的评测系统及其界面,为被测者提供视觉激励源,并利用力平台检测装置采集重心波动信息,同时提取调节时间作为评测平衡能力的指标.以16名健康大学生为对象的实验,结果表明,正常人平衡调节时间的参考范围为4～8s,人体在前后方向的平衡能力要优于左右方向.该系统可对其平衡受损方向进行定量客观评定,可更好地满足临床要求.

墨盒在运动控制实验装置中的新应用

为了解决运动控制实验装置中,只能将半闭环实验结果描绘出来的弊端,研究了一种在装置中通过单片机控制喷墨打印机的墨盒,并借助计算机串口的实时通讯,在介质上将全闭环实验结果真实描绘出来的系统.给出了墨盒喷墨的原理,单片机控制方法和实际应用电路.在X-Y运动控制实验平台上的实验表明,此种方法能够成功地将全闭环动、静态运动轨迹形象、真实地绘制出来,验证了此方案的合理性与有效性.

基于LabVIEW的单片机温度测控系统设计

利用LabVIEW开发环境设计PC上位机的监控界面,上位机通过串行口与89C51单片机通信,从而实现对过程参数的测量和控制。该测控系统设计简单,简化了系统硬件结构,并且易于修改,具有很好的可扩展性。

一种实用的数控系统中编码器故障诊断方法

为了提高数控系统运行过程的安全性和可靠性,针对此类系统中惯用的位置环反馈装置编码器,分析了故障发生的原因.进而利用一般数控伺服系统中能够提供的速度冗余信号,研究了主元分析法在系统中对编码器丢码、断码故障进行诊断的基本原理和流程.为了验证此诊断方法的有效性,在Matlab平台下进行了仿真实验,结果表明此方法能够对上述编码器故障的发生信息进行准确的诊断,为故障的排除提供了可靠的依据.

通用伺服转矩监视信号在等速肌力测试系统中的应用

为避免等速肌力测试系统需额外动态转矩传感器的问题,研究了一种基于带转矩监视信号的通用伺服装置的实现方法。在伺服电机速度模式下,利用编码器反馈设计了具有速度闭环的控制器,实现肌力测试过程中的精确等速运动;通过伺服自带的转矩监视信号检测施加到电机转子上的转矩,并转换得到肌力信息。利用Simulink软件和Quanser Q8运动控制器构建了等速肌力测试半实物仿真系统。为验证该方法的可行性,选取5名在校男大学生,分别测量肘关节肌肉群多运动参数,并与现有运动参数进行比较。结果表明,峰力矩(PT)等指标均在所测指标的波动范围内,说明该系统实现方法在等速肌力测试方面具有实用价值。

一种面向室内AGV路径规划的改进蚁群算法

针对传统蚁群算法在大规模和复杂环境中,全局搜索效率差,收敛速度慢,路径转弯次数过多且不够平滑等问题,本文提出一种改进蚁群算法。该方法通过动态更新不同等级蚂蚁路径上的信息素,加快算法的收敛速度;通过引入距离函数和方向函数作为启发因子,改善路径搜索质量;采用一种改进自适应伪随机转移策略,减小陷入局部最优解的概率;在最优路径的基础上引入三次均匀B样条曲线进行优化,提高路径的平滑性。通过在2种不同规模环境下的路径规划实验表明,本文算法相比传统算法在分别减少55.6%和59.4%转弯次数的基础上,提升87.5%和100%的收敛速度,验证了本文算法的优越性。最后,以QBot2e为平台,将本算法应用到室内自动导引车(AGV)路径规划中,进一步验证了算法的实用性。

智能电话远程控制系统

本文主要介绍了一种新的智能家居远程控制系统。该系统以电话线路为信号载体,可以采用电话机上的按键作为命令键来实现对家用电器的控制;同时还引入了语音识别和语音提示功能。实验结果表明,该电路简单可靠,系统使用方便。

一种力位置控制冲击问题解决方法

针对数控系统力位置控制过程中的力冲击问题,基于阻抗控制基本原理,研究了一种解决该问题的控制策略.以X-Y-Z三轴运动平台为被控对象,建立了系统数学模型以及力传感器动态数学模型.以控制Z轴与工件的恒定接触力为目标,构建了切换控制系统,并证明了闭环系统的稳定性.在Simulink中搭建了力位置双闭环阻抗控制仿真系统,结果证明了所设计策略能够针对随机厚度的加工件,实现恒定接触力的控制要求.

人体平衡动力学仿真与验证

研究人体在静态直立姿势下平衡动特性问题,若重心受到扰动而失衡,通常伴随由非平衡位置调回到平衡位置的过程。过程涉及神经系统和运动系统。为了简化平衡超额过程的模型,提出了一种利用SimMechanics的方法。在对人体平衡过程进行局部线性化的前提下,引入带延时的PD控制器,实现了对肢体动力学的建模以及对中枢神经系统的建模。确定了在平衡模型下人体各个参数与调节时间之间的关系以及相应的作用。通过与实际人体重心波动数据的比较,证明了改进方法的可行性与合理性。通过仿真可为人体平衡能力分析评定提供数据支撑。

基于接触力识别的人机协作控制系统设计与实现

为实现人机协作搬运,设计了一种基于接触力操作意图识别的搬运机器人原型机.以直联方式设计由刚性杆和伺服电机构成的单自由度运动机械臂,研究位置控制器,实现扭矩工作模式下的闭环控制.为获取操作意图信息,在刚性杆末端两侧分别设置FSR薄膜压力传感器,用于检测操作者与机械臂的短暂接触力.对应3种常见操作情况给出相应时域算法提取接触特征信息,通过设计相应映射规则,识别操作者意图,生成指令作为期望运动,并通过位置控制环,机械臂到达操作者意图目标位置.采用本研究构建的单自由度平面机械臂半实物仿真系统,设计了由4个定点目标位置和正、反2个运动方向组成的控制任务,对提出的人机协作控制算法进行验证.结果表明,对4定点正向和反向运动控制任务,机械臂均按操作者意图,快速到达正确位置,说明所设计基于接触力的搬运机器人系统具有可行性.

基于虚拟教师蒸馏模型的说话人确认方法

无文本说话人确认模型通过复杂的网络结构和多变的特征提取方式来获得必要的性能,然而这会产生巨大的内存消耗和递增的计算成本,导致模型难以在资源有限的硬件设施上部署。针对该问题,利用虚拟教师蒸馏模型(teacher-free knowledge distillation,Tf-KD)可以带来百分之百的分类正确率、平滑的输出概率分布的优势,在轻量级残差网络的基础上构建虚拟教师说话人确认模型(teacher-free speaker verification model,Tf-SV)。同时引入空间共享而通道分离的动态激活函数和附加角裕度损失函数,使所提模型在特征表达、训练效率以及模型压缩后性能等方面的水平得到极大提升,最终达到无文本说话人确认模型能够在存储或者计算资源有限设备上部署的目的。基于VoxCeleb1数据集的实验表明,虚拟教师说话人确认模型的等错误率(EER)降低到3.4%。与已有成果相比,指标有明显提升,证明了在说话人确认任务上所提压缩模型的有效性。

电阻炉模型的辨识及时变性分析

以电阻炉为例,对工业上广泛存在的大惯性时滞时变系统对象的模型进行辨识,并对其模型时变性进行定性的分析。提出一种基于阶跃响应的一阶惯性加纯滞后连续模型的直接辨识方法。采用遗忘因子递推最小二乘法辨识算法跟踪时变参数,仿真并给出参数变化曲线。并结合机理建模从电阻炉的物理结构上分析参数时变性。仿真结果验证了机理分析的正确性。该方法对工业系统中的精确建模和时变系统的控制有一定的指导意义。

应用AAM损失函数的无文本说话人识别

针对无文本说话人识别存在短语音提取特征困难和模型训练效率不高的问题,提出利用附加角裕度的损失函数(Additive angular margin loss,AAM-Softmax)可以在特征表达的角度空间中最大化分类界限的优势,同时结合为提高网络训练效率和稳定性而改进的残差网络ResNet,来获得更具辨别性的嵌入特征,最终达到提升端到端短语音无文本说话人识别模型的性能。实验表明,在说话人辨认任务中Top-1和Top-5的准确度分别达到90.1%和97.8%,说话人确认任务中的等错误率(EER)降低到3.8%,与基于VoxCeleb1数据集的已有成果相比,三种指标的性能皆有明显提升,证明了所提方法的有效性。

基于卷积的高效非对称S速度曲线规划算法

在机器人非对称S速度曲线规划中,为了减小行程时间,提出了一种基于卷积的高效非对称S速度规划算法。该算法利用对称S速度曲线卷积规划原理,生成两种不同的对称S速度曲线,并将得到的两曲线分割、平移、叠加得到非对称S速度曲线。在相同的行程和加加速度下,该算法与多项式算法相比,可以通过提高加速度的值来减小行程时间,并在TMS320DSP28335处理器仿真结果中得到验证。在实际应用中,该算法可有效提高机器人生产效率。

基于SVM的数控系统连接类故障诊断方法

为了提高数控系统运行的安全性,及时监视系统的工作状态,针对系统中可能发生的多种连接类故障,在分析数控系统一般构成及工作原理的基础上,通过采集系统中的位置和扭矩监视信号,以高斯函数为非线性核函数,实现对支持向量机的训练,并得到能够实现对所述一类故障进行诊断的决策函数。通过以X-Y平台为对象的数据采集、支持向量机训练以及对故障的诊断实验,对上述方法的可行性与有效性进行了验证。

一种通过模糊自调整应用于机械手广义力/位置控制的稳定系统研究

提出一种基于模糊自调整的机械手控制结构,并针对机械手与外界环境接触时产生的作用力,定义了一种广义力,它是机械手执行机构输出力与机械手末端受到外界力的合力。那么,就可以用类似于机械手位置控制的方法达到力/位置控制目的,通过模糊自调整方法实现。在机械手受到的外力是有界限的前提下,考虑机械手非线性、耦合和多变量的动态特征,证明了整个闭环系统是全局稳定的。