基于空间变换矩阵编程的变电工程GIM图元合规化研究

针对国内电网信息模型(Grid Information Model,GIM)建模软件众多,数据来源广泛,施工图设计过程中普遍存在图元属性不合规,导致工程模型无法与建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)平台兼容的问题。基于空间变换矩阵的相关理论,利用GIM标准基本图元在三维空间中的刚体特性,通过计算机编程实现变电工程GIM模型文件标准基本图元合规化,对数据来源广泛的变电站GIM文件进行快速图元合规化处理,进而提高变电工程三维设计的效率和成品质量。

基于D-H变换矩阵的宽窄行分插机构运动特性分析与设计

为满足水稻插秧机宽窄行插秧的需要,以高速插秧机的行星系分插机构为研究基础,根据宽窄行空间插秧轨迹的要求,提出了一种斜齿椭圆齿轮交错啮合传动的行星轮系分插机构。确定了分插机构空间插秧轨迹的关键参数,利用D-H变换矩阵建立了机构的轨迹模型,分析了关键参数对插秧轨迹的影响,并进行了机构的运动特性研究。利用编写的机构优化程序,通过人机交互的方式优化出一组满足空间插秧要求的机构参数,并根据参数完成了机构的设计。最后,通过虚拟仿真验证斜齿椭圆齿轮交错啮合传动的分插机构可以满足水稻宽窄行插秧的要求。

基于齐次变换矩阵数值解的6自由度并联机构位姿正解解算

为提高6自由度并联机构位姿正解求解速度,提出了一种基于齐次变换矩阵数值解的位姿正解解算方法.结合齐次空间变换矩阵前3阶顺序主子矩阵的正交特性及各液压缸杆长约束条件,建立了以齐次变换矩阵12个元素为未知量的非线性方程组的数学模型,得出了雅克比矩阵解析总表达式,采用牛顿拉夫逊法算法逐次迭代得到齐次变换矩阵数值解,再根据齐次变换矩阵与位姿转化关系求解对应位姿.结合实例,利用位姿正解仿真解算模型对所提出的位姿正解方法准确性及高效性进行了验证.结果表明:以齐次变换矩阵元素为变量的位姿正解解算方法比以位姿为变量的传统计算方法速度快.

基于齐次变换矩阵的盾构机掘进位姿建模与求解研究

为了更加精确快速地求解盾构机在掘进过程中的姿态变化,采用基于空间齐次变换矩阵元素的位姿正解求解方法建立盾构机位姿正解解算模型,并利用牛顿拉夫逊算法对得到的以齐次变换矩阵元素为未知量的非线性方程组进行逐次迭代求解,得到齐次变换矩阵各元素数值解;然后,根据齐次变换矩阵各元素与位姿映射关系求解对应位姿。并根据各个液压缸杆长约束条件建立位姿反解数学模型,在Matlab中对位姿正反解进行求解,并分析比较正反解结果的吻合度。结果表明,其误差在0.018%左右,在误差允许范围内,证明了所建立的盾构掘进位姿正反解数学模型的正确性。

基于齐次变换矩阵的机器人轨迹规划方法

基于齐次变换矩阵,提出一种笛卡尔空间内的机器人轨迹规划方法。该轨迹规划方法首先引入关节属性来预知轨迹示教点的位置是否合适,然后以机器人末端执行器的轨迹特征和齐次位姿矩阵的优势为基础,将机器人笛卡尔空间内的轨迹规划划分为平动和转动轨迹规划,建立平动和转动轨迹方程,进行位置和姿态的插补。该轨迹规划方法适用于机器人笛卡尔空间的直线和圆弧轨迹规划,不仅克服了工业机器人原有轨迹规划方法中由于机器人的奇异性和欧拉角算法所引起的缺点,而且具有概念直观、规划路径准确、可操作性强的特点。

图形变换中透视投影变换矩阵的推导

图形变换是三维图形显示的基础 ,分析了图形变换的方法 ,并重点介绍了透视投影变换的原理和变换矩阵的推导过程。

矩阵光学中变换矩阵的推导

总结了 5种推导光线变换矩阵的方法 ,并例举了大量实例 ,以供使用时参考。例如 ,光在均匀介质中传输的光线变换矩阵 ,球面反射镜、失调望远镜、猫眼反射器和厚透镜等光学系统的光线变换矩阵。在实际工作中 ,针对不同的情况 。

基于离散傅里叶变换矩阵的概率最优潮流计算方法

随着大规模可再生能源并网,不确定性源增多,现代电力系统规模扩大,导致其电力系统概率最优潮流计算更加耗时。其中,网络规模变大将导致单次确定性最优潮流的求解变得更为复杂,而另一方面不确定源变多的潜在后果是必须增加确定性最优潮流的求解次数才能保证输出结果的精确性。针对上述问题,引入离散傅里叶变换法(Discrete Fourier transformation matrix,DFTM)对概率最优潮流进行分析与计算,并对其样本点的选取策略进行了深入分析。DFTM法采点数量灵活,同时可以精确地处理具有相关性的随机变量,能够较好地兼顾目前概率最优潮流计算中的精度与速度问题。最后基于改进的IEEE 118节点算例,以传统蒙特卡洛模拟法的结果作为参考,验证了DFTM法在非对称分布变量所占比例不同场景下的概率最优潮流计算精度与速度优势。并通过与无迹变换法进行对比,进一步展现了DFTM法的优越性能。

一种不同坐标系之间的变换矩阵的转换方法

在三维图形的研究和开发过程中，由于不同三维图形系统所使用的坐标系不统一，造成了在一个坐标系中的模型不能直接引入到别的坐标系中．针对野战战术三维环境原型系统ＢＩＴ－ＶＢＦＳ的开发过程中所遇到的将模型从右手坐标系移植到左手坐标系的问题，提出了一种在不同三维坐标系之间寻找对应的变换矩阵的一般性方法，这种方法得到的是对于变换的转换矩阵，所以在对模型进行实际的转换时并没有增加计算的复杂度．

机械系统的运动传递与变换矩阵分析方法

提出一种机械系统运动变换的矩阵分析方法 ,建立了机构和机械系统运动类型变换、方向变换及运动变换的大小和特征的数学模型。定义了基本机构运动类型变换矩阵、运动方向变换矩阵 ,引入运动传递函数来表征运动的大小及特征 ,阐述了传递函数与运动方向变换矩阵的内在联系 ,讨论了其相应性质 ;综合运用运动类型与方向变换矩阵以及运动传递函数分析多个基本机构串联组成的机械系统所具有的类型、方向与运动特征和性质 ,建立了机械系统运动变换的统一数学模型 ,并给出计算实例。

姿态变换矩阵性质的研究

首先给出了向量代数的一些基本性质 ,从姿态矩阵的定义出发 ,证明了姿态矩阵中行向量与列向量的归一性 ,正交性 ,两姿态矩阵的有序性及小角度旋转姿态阵的无序性和可加性 ,计算了姿态矩阵的特征值 ,讨论了特征向量的计算方法及几何意义。

利用奇次变换矩阵进行运动学正问题分析

利用 4× 4阶奇次变换矩阵进行机器人位姿分析非常方便 ,但是在进行速度、加速度分析时常规的方法却是利用 3× 3阶旋转矩阵和 3× 1阶的位置矢量。探讨了利用奇次变换矩阵进行速度、加速度分析的一般方法 。

变胞机构的构态变换矩阵与运动副方位变胞

针对邻接矩阵不能用于运动副方位变胞的问题,构建了一种描述变胞机构结构拓扑和构型演化的构态变换矩阵。该矩阵提供了运动链连接状况、运动副类型和运动副方位特征信息,使各类运动链都可应用该构态变换矩阵进行描述。给出了基于该构态变换矩阵的运动副方位变胞的基本原理和方法。首先构造平面运动链的构态变换矩阵,然后构造对应的带有消极自由度的平面运动链的构态变换矩阵,进而改变矩阵中某些运动副的轴线方位,构造出变胞后的运动链的构态变换矩阵,最后根据构态变换矩阵的拓扑信息,构造对应的机构结构简图,实现运动副方位变胞。实例表明,给出的构态变换矩阵结构简单,便于构造,信息量大;提出的变胞方法便捷可行。

瞬时无功理论变换矩阵系数推导及α-β与dq0变换关系分析

瞬时无功理论中,赤木泰文提出了α-β变换,但未能够详细地说明α-β变换变换矩阵系数的由来。由于该变换是在平面域内提出的,基于功率守恒,给出了在平面内变换矩阵系数的严格数学推导,解决了瞬时无功功率理论的系数推导问题。鉴于目前在谐波电流检测中,有两种广泛应用瞬时无功理论:α-β变换和dq0变换,谐波检测中二者哪个更具有优势,通过理论推导,找到了两种变换之间的关系。指出对于三相对称电路,二者计算得到的含有谐波与基波成分电流是大小相只差一个比例,相位超前与滞后的关系。分析对理解和应用谐波电流检测法具有重要意义。

基于方向变换矩阵的三维装配草图生成方法

针对求解方案设计获得的可行方案的空间布局及可视化表达问题,提出了三维装配草图的一种自上而下设计方法,建立了方向变换矩阵,并通过其分解描述子装配体在空间的布局。基于三维实体造型平台,提出了相应的算法加以实现。通过一个设计实例验证该生成方法及算法可行、有效。

基于广义变换矩阵的机械零件三维模型骨架匹配

提出了一种基于广义变换矩阵的机械零件三维模型骨架匹配方法。骨架中两骨架点间的连线称为骨架枝,借鉴机器人学中广义连杆之间关系的表示方法,将骨架枝看成若干个连杆,在骨架点处建立固定坐标系及骨架枝坐标系,采用广义变换矩阵表示骨架枝。将广义变换矩阵转化成向量,引用统计学中的相关性度量方法,通过计算2个向量的皮尔逊相关系数得到2个广义变换矩阵的相似度,即得到2个骨架枝的相似度。搜索相匹配的骨架枝并计算整个骨架的相似度。通过实例验证和实验分析,表明该算法具有较快的检索速度和较高的准确度。

V0l弧焊机器人结构参数标定和变换矩阵的建立

利用机器人末端执行器空间位置坐标和三点定圆法则标定了Vol弧焊机器人的结构参数.该方法具有操作简单、精度高、通用性强等特点.在此基础上进一步建立了机器人关节坐标变换矩阵,为研究Vol弧焊机器人的运动学问题奠定了基础.

不换位输电线路参数变换矩阵的校正方法

针对利用模分量法进行不换位输电线路的故障计算时,Fortescue变换矩阵将无法使线路参数矩阵对角化的问题,提出一种基于Fortescue变换矩阵的简化计算方法。该方法充分利用Fortescue变换矩阵对于不换位时精确的对角化矩阵的决定作用,通过分析参数矩阵的相似矩阵的特点,进行近似处理后应用于模分量法,并从误差方面分析仿真计算结果,验证了该方法在输电线路不对称的故障分析计算中的可行性,有效减少了计算量并提高了计算精度。

L-M算法在变换矩阵计算中的应用

基于特征的图像拼接是最受关注的一类拼接方法,它分为特征提取、特征匹配、变换矩阵的计算和图像融合4步。如何利用获得的多对特征点来计算较高精度的变换矩阵是图像拼接中的重要问题。介绍L-M(Levenberg-Mar-quardt,利弗博格-马夸特)算法,并将L-M算法运用于获得较高精度的变换矩阵的计算中。另外,对于应用该算法的过程中出现的矩阵元素过大而无法求逆的问题,也给出了解决的办法。实验结果证明,该方法实用可行,能有效提高拼接质量。

用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷

采用等效力系变换矩阵研究了双模量静不定桁架极限载荷问题.首先证明了固体的等效力系变换矩阵与等效位移变换矩阵是互为转置的矩阵,采用等效力系变换矩阵求解双模量静不定桁架结构的内力,然后再利用静力方程确定双模量静不定桁架结构的极限载荷.当力的变换关系可以根据物理条件容易求得,而位移的变换关系不容易找出时,用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷,就更能显示出其计算过程简洁、清晰等优点.用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷不涉及材料的性质,对各向同性材料、双模量材料静不定桁架极限载荷的求解都适用.