面向栅格地图的区域渐进均分算法

单架无人机续航能力限制了区域全覆盖侦察,合理的区域划分是实现多无人机协同全域侦察的关键。栅格法规划侦察区域是无人机区域侦察的常用研究方法。为了解决栅格地图等量划分的问题,提出了一种面向栅格地图的区域渐进均分算法。算法由4个阶段构成。阶段1,建立区域边界确认的跳跃迭代法,根据栅格的特点制定判定条件,进行栅格特征标识。阶段2,提出一种双特征标识方法,对射线法进行改进,确定区域内部栅格。阶段3,模仿水波扩散,提出了一种邻边扩散法,实现区域初步的扩散分割。阶段4,设计补偿规则,通过邻边补偿算法,对各子区域栅格数进行数量补偿。实验证明,区域渐进均分算法相较于其他算法,具有较好的聚集性,连续性和均匀性,为多无人机协同全域侦察提供了理论保证。

虚拟装配下液力变矩器装配体位置公差优化

液力变矩器装配体公差,即配油套的径向圆跳动量,是反映变矩器能否高速工作的关键指标。配油套径向圆跳动除了受零件公差分配影响,还受装配序列的影响。虚拟现实辅助装配虽可用于产品的可装配性设计,但缺失公差信息,无法反映产品的实际装配质量。基于Unity3D渲染引擎,建立了集成三维信息标注、公差分析、公差优化和试验验证4个模块的虚拟现实辅助公差优化的虚拟装配系统。建立了以提高装配精度为目标,限制装配成本和质量损失的公差优化模型,提出了最大适应度值的一半为判断标准的交叉操作,改进了自适应遗传算法,以2个变量的Schaffer函数进行了算法验证,采用蒙特卡洛法进行了装配体位置公差预测。虚拟装配试验结果表明,虚拟装配系统可实现液力变矩器装配体公差组成环零件设计公差的优化,以及预测不同装配序列下装配体的位置公差,提高了液力变矩器公差设计效率。

智能型电子防滑器控制系统的研究

近几年来 ,我国列车运营速度大幅度提高 ,对制动距离的要求更加严格 ,要求防滑器在制动过程中充分利用轮轨间的粘着以尽量缩短制动距离 ,保证行车安全。因此 ,理想的防滑器必须能够实时跟随轮轨间的最佳粘着。防滑器的控制一般以经验判剧来判断各轴运行状况 ,并进行制动缸压力的调节。由于控制对象的复杂 ,尤其是影响轮轨间粘着系数的随机因素太多 ,难以用传统的控制理论建立控制模型 ,文中利用模糊神经网络控制理论进行了防滑器智能控制模型的研究 ,并开发了相应的仿真软件。根据仿真表明 ,文中建立的控制模型的确能够随着轮轨间粘着的变化而自动调整制动力。

传动装置高沉浸虚拟实时交互装配技术研究

利用广角技术建立了虚拟装配环境,基于Leap Motion的人机交互,充分利用零件几何特征和参数属性,建立了支持动态装配的几何约束算法以及约束管理策略,以齿轮装配为例进行了装配验证。结果表明,本文提出虚拟环境建模方法、基于装配约束的虚拟装配和人机交互技术不仅可以满足高沉浸感体验和认知的需要,而且能够进行结构设计合理性检查,提高产品的装配设计。

基于AMESim的液粘调速离合器PID控制特性研究(英文)

为了准确模拟液粘调速离合器电液比例闭环控制特性,使系统能达到稳定转速的目的,基于AMESim仿真软件构建液粘调速离合器PID闭环控制系统仿真模型。采用Ziegler-Nichols整定法确定了PID参数,研究了液粘调速离合器闭环控制系统输出响应特性,分析了PID参数对输出特性的影响。结果表明,该方法能准确地模拟液粘调速离合器PID闭环控制输出响应特性,PID参数对系统输出响应特性和转速稳定性均有较大的影响。通过PID闭环控制系统,液粘调速离合器可以达到恒转速控制,得到的仿真结果为控制器的设计提供了参考依据。

基于流固耦合的液粘传动径向油槽摩擦副刚强度分析

摩擦副是液粘传动(Hydroviscous Drive,HVD)装置的核心部件,直接影响HVD装置的工作性能。摩擦副的主要变形形式为翘曲变形,是由于流体动压及摩擦力产生应力作用的结果,摩擦副变形后会对液粘传动性能产生直接影响。本文以径向油槽摩擦副为研究对象,基于ANSYS Workbench平台建立了摩擦副的流固耦合模型,分析了摩擦副动力传递性能,摩擦片变形及应力分布情况以及入口油压对其工作性能的影响。结果表明,有沟槽摩擦副能够显著提高油膜的承载能力。本文为摩擦副的设计和HVD装置工作性能分析提供了方法和依据。

虚拟装配下车辆传动装置的公差分析与设计

采用产品几何技术规范与认证作为面向公差分析的信息模型的建模基础,建立了产品公差分析信息模型,考虑了尺寸公差和形位公差,结合虚拟装配环境的可视化性、交互性,采用了人机交互的尺寸链生成方法和基于Halton序列的拟蒙特卡洛公差分析法,实现了公差分析与设计,开发了公差分析子系统,作为对理论方法的验证,为产品公差优化设计做了初步的探索。

双Kinect自适应加权数据融合的全身运动捕捉方法

人体运动数据捕捉技术是虚拟场景中人体模型的建立基础,Kinect作为一种运动捕捉设备被广泛用于虚拟现实人机交互,而单台Kinect在进行运动捕捉时存在前后模糊、自遮挡的问题,是造成捕捉数据不准确的主要原因。为提高人体动作捕捉数据精度,提出了2台Kinect的自适应加权数据融合方法,各关节的融合权重随跟踪状态和人体面向方向与Kinect方向夹角的变化自适应调整,以融合后的骨骼关节点数据驱动虚拟人体骨骼模型运动,搭建了双Kinect全身运动捕捉系统,实现了骨骼模型与现实场景中人体的实时随动,分析了系统的实时性与动作捕捉性能,解决了单Kinect的自遮挡与前后模糊问题。

坦克构造与设计的视景仿真虚拟实验教学研究

虚拟教学作为计算机信息技术的产物,目前已逐渐应用到高校的教学中。为满足传统专业教学改革的需要,结合实验室视景仿真平台的建设,通过对Virtools等软件的开发,构建了三维虚拟实验和虚拟课程的教学系统,为专业教学及实践教学环节提供了有益的补充,实现了专业课与实验课的教室教学与虚拟教学的虚实结合,探讨了实施虚拟教学的可行性,并对虚拟教学的实践进行了总结和分析。

基于割集算法和子装配体识别的装配顺序规划

以装配关联图为基础,采用装配邻接矩阵和装配优先约束矩阵描述装配信息,结合子装配体识别技术和割集算法的装配序列规划技术,开发了割集及子装配体的生成算法以及装配顺序生成算法,设计并实现了产品的装配顺序规划,并以液力变矩器为例进行装配顺序的规划和Pro/E Division环境下的虚拟装配仿真。应用表明,所开发的装配顺序规划成功地解决了"组合爆炸"问题,为虚拟装配提供了基础。

长大货物列车智能型电控空气制动动力学性能分析

针对货物列车智能电控空气制动系统 ,首先进行一维纵向动力学分析计算 ,然后取出列车中纵向力最大的车辆 ,并结合前后两辆车形成三车三维动力学模型 ,输入轮轨参数、制动力矩 ,利用ADAMS/Rail模块建立了动力学仿真系统并进行了动力学仿真分析 ,并和我国重载货物列车最常用的 12 0型空气制动系统进行了比较。通过一维纵向动力学分析 ,指出电控空气制动货物列车在制动距离、车钩力等参数上较 12 0型空气制动机货物列车优良。电控空气制动车钩力和纵向加速度的变化均较小 ,且最大车钩力车位在整个制动过程中基本为压钩力 ,且制动力分布均匀 ,减小了列车纵向力 ,有利于重载货物车辆的运输安全和延长车辆的使用寿命。三维仿真分析表明 ,电控空气制动在脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、车体点头加速度等有关安全性的动力学性能指标上都远远优于传统的 12 0型空气制动机。因此 ,无论从一维和三维动力学 ,列车智能电控空气制动系统对货物列车制动性能及运行安全性都具有极大的改善。列车电控空气制动对于货物列车的制动具有极大的经济效益 。

面向虚拟维修的多点碰撞虚拟手研究

为了提高虚拟手维修的真实性,使其可以逼真地拾取零件,先分析装备维修中人手拾取零件的功能需求,建立了适应虚拟维修的手势分类;以Leap Motion提取的手掌和手指数据为基础,建立了手势模型,采用计算两个凸体之间最短距离的相交测试方法,研究了虚拟手与零件或工具的多点碰撞检测方法;在Unity3D环境中建立了虚拟手模型,以某综合传动装置为虚拟维修对象,进行了虚拟手多种手势拾取零件或工具的试验。试验结果表明:虚拟手可以满足虚拟维修中的零件拾取功能,提升了虚拟维修的交互性能。

车用高速风扇液黏离合器流体传动特性分析

为精确预测高速工况的流场特性,运用自由表面(VOF)模型,对摩擦副流体进行了数值模拟,得到了两相流区域分布及其演变规律,预测了全转速范围的转矩。研究表明:两相流区域主要受流体动压效应、流体静压效应影响;输入转速越高,摩擦副流体空气体积分数越大,供油量越大,空气体积分数越小;流体转矩随着转速升高而增大,而过某临界值时,转矩下降。作者还构建了液黏调速离合器性能试验台架,对摩擦副的油膜转矩传递特性进行试验,验证了预测模型的合理性。

坦克车辆虚拟远程驾驶技术综述

无人驾驶以及人工智能是目前车辆领域的研究热点。考虑试验成本,如何在虚拟环境中进行无人车道路测试成为了新的研究方向。战争的无人化也受各发达国家的重点关注,对坦克车辆而言,无人化将是未来的研究方向之一,将有效降低作战人员的伤亡。战场环境的多变性,兼顾作战精度,应对战场突发情况等,使坦克的无人化更为困难,而坦克车辆远程驾驶是实现坦克无人驾驶的又一个发展方向。本文结合虚拟现实技术,提出了坦克车辆虚拟远程驾驶的技术途径以及关键技术,企图使战场环境下坦克的无人化成为可能。

面向虚拟维修的零件层次结构模型

分析了参数匹配、碰撞检测和人机交互要求,建立了零件层次结构模型,结合Unity3D开发了相应管理器,建立了基于特征的约束动态识别、虚拟手交互及动作响应和非凸体零件的干涉检测流程,开发了虚拟维修平台,以某传动轴总成为例进行了维修过程中零件的装配验证,表明零件层次结构模型能够满足虚拟维修中零件交互装配需求。

新型齿形高速重载齿轮设计研究

渐开线齿轮传动是机械传动的主要传动方式,具有加工简单、中心距不灵敏等优点,但也有接触强度低、滑动系数大等明显缺点。文中基于分离函数法原理实现了一种新型齿形齿轮的设计,并进行了主要参数的计算和有限元强度仿真。结果表明,该齿轮比渐开线齿轮具有更大的承载能力,可满足高速重载齿轮传动的要求。

液力减速器叶栅系统优化及制动动力学仿真

液力减速器是高速、重载车辆必备的辅助制动器,具有高速制动力矩大、无机械磨损等优点,特别适合车辆下长坡及高速减速用。叶栅系统决定液力减速器的性能。文中在经验设计的基础上,结合多岛遗传算法进行了叶栅系统的优化,开发了虚拟样机,最后将液力减速器加入整车传动系统进行了制动性能仿真。仿真结果表明,优化后的液力减速器具有良好的制动性能,拓展了车辆的制动范围,为液力减速器的研制奠定了基础。

综合传动系统虚拟样机建模与仿真平台研究

液力机械综合传动系统是现代履带装甲车辆的主要传动形式,都为系列化产品。传动系统虚拟样机技术是提高设计质量,缩短研制周期的重要技术之一。通常的方法是采用分块建模,手动组装,效率低,难以满足新型传动系统及部件快速设计性能仿真的需要。采用自顶向下设计方法,基于模块化和参数化思想,以动力学软件ADAMS为开发平台,综合运用ADAMS/Solver语言和cmd命令建立一个以模块为基元、能够自动化搭建车辆传动系统的虚拟样机建模仿真平台。应用表明,该平台满足了传动系统性能仿真平台快速构建的需要,达到缩短传动系统的研制周期的目的。

基于实时装配状态感知和直观性交互的虚拟现实辅助维修训练

为了提高虚拟维修训练时零件的定位精度,丰富人机交互功能,反映贴近实际的操作过程,提高操作者的训练质量,基于虚拟现实辅助技术,研究了装配约束感知与建立算法,可实现根据当前的装配状态实时建立正确的装配约束。基于直观性交互建立了“导师&助教”多模式指导方法。在Unity3D环境中开发了虚拟手、虚拟工具的无标记交互操作方式,并通过HMD(head-mounted display,头盔显示器)实现虚拟环境的立体可视化。开发了虚拟维修训练系统,并以某型号洗衣机为对象进行了测试。结果表明,该系统不仅可使零件的装配关系定位更加精确,模拟出更真实的拆装过程,还可以通过直观性交互帮助操作者更好地完成任务,消除了实装训练的不足,大大提升了维修训练的效费比。

某重型车辆联合制动的仿真研究

分析了某重型履带车辆的制动系统,提出增加液力制动的必要性,重点研究了该型车的液机联合制动.仿真结果表明,该型车目前的传动系统仅适用于有限联合,但制动力不能平稳过渡.提出了该型车传动系统的改进方案,并进行了制动性能的仿真分析,结果表明该车的制动性能得到了根本的改善.