人工智能技术在教学质量评价中的研究与实践

通过分析高校数字化转型背景下教学质量评价系统的重要性,指出了当前教学质量评价方法的不足,并提出解决问题的思路。基于深度学习等人工智能技术,开展课堂专注度检测系统设计,实现对学生面部表情、头部姿态的信息抓取,并采用模糊综合评价算法进行量化,得到学生课堂专注度指标。实践证明,该系统能有效检测学生的课堂专注度水平,为教学质量评价提供客观、准确的个性化数据。

基于改进点线特征的多源融合SLAM算法

传统视觉SLAM算法在缺乏明显特征的场景或移动平台快速运动时,特征难以被检测和跟踪。提出了一种基于改进点线特征多源融合SLAM算法。前端通过相似短线段合并的策略改进EDLines线特征提取算法,提取长线段特征,后端融合了点、线特征和IMU数据,并采用非线性优化方法进一步估计相机位姿。实验结果表明,改进EDLines线特征提取算法相比传统LSD线特征提取算法,其特征提取速度提高4倍。在EuRoc数据集的测试中,本算法在不同场景下都具有很好的定位和建图效果,且具有较高的鲁棒性和实时性,对机器人实时的避障导航应用有较大的参考价值。

新工科背景下产教协同培养实践创新能力

该文分析了新工科背景下高校传统教学模式实践创新性人才培养现状,针对实践性课程内容与教学方法落后于新工科产业需求、实践课程资源投入与配套学时不足、校企合作缺乏长效机制等问题,提出产教协同育人、促进实践创新人才培养的改革措施。把改革措施运用到G校物理与光电工程人才培养实践中,经过3年多的改革实践与持续改进,该校专业人才培养质量取得明显提高,本科毕业生就业率连续三年提高。

矢量共轴双旋翼无人机的设计与仿真研究

设计了一款新型的具有矢量定向机构的共轴双旋翼无人机。在Webots移动机器人仿真软件的环境下完成对矢量共轴双旋翼无人机的实体造型与动力学建模,基于ROS机器人操作系统编写了矢量共轴双旋翼无人机的飞控程序,引入了双目定位算法进行空间定位。通过仿真实验验证了矢量共轴双旋翼无人机机构、飞控程序和双目定位算法的可行性,对快速开发新型无人机飞控和接入新型传感器有参考价值。

基于单片机车辆行驶记录仪

车辆行驶记录仪已陆续在许多国家和地区大量使用。该行驶记录仪基于单片机控制,采用flash存储技术,通过霍尔传感器和加速度传感器,记录车辆的行驶状态,可以对驾驶员驾驶行为进行记录,有助于监督驾驶员合法行驶,减少交通事故,并且该记录仪能够通过汽车发生碰撞前后的状态数据,计算出汽车在碰撞过程中的运动轨迹,有助于对交通事故的原因和责任的鉴定。

基于最小二乘的多旋翼无人机磁力计动态校准

在静态校准的基础上提出一种小角度最小二乘迭代法,实现多旋翼无人机的磁力计动态实时校准.对于电机磁场以及环境磁场的干扰,连续采用最小二乘在小角度下拟合弧线并解算出球心,反复更新球心坐标,实现偏差修正,使多旋翼无人机在空中飞行时能够实时校准磁力计,进一步改善磁力计误差补偿问题.通过仿真和大量实验验证,该方法能有效地追踪零偏,解决多旋翼无人机的磁力计动态校准问题.

基于扩张观测器的倾转旋翼无人机非线性滑模姿态控制

倾转旋翼无人机具有垂直起降和长续航的特点,其潜在的应用前景受到了广泛的关注。但倾转旋翼无人机存在强耦合、非线性和扰动不匹配等问题,这给其姿态控制器设计带来了很大的挑战。本文基于改进的自抗扰算法,将扩展状态观测器(ESO)与非线性滑模控制(NSMC)相结合,利用ESO-NSMC(ENC)设计了倾转旋翼无人机姿态控制器,建立了倾转旋翼无人机六自由度非线性数学模型,利用扩张状态观测器对系统的状态和扰动进行估计,设计了非线性滑模控制器以实现有限时间收敛。仿真结果表明,与RSM相比,ENC在悬停、前飞和过渡模式下的平均收敛时间提升率为58.6%、19.6%和3.28%,抗干扰能力分别提升83.5%、25.6%和66.4%,证明该方法具有较好的控制效果和鲁棒性。

共轴双旋翼无人机设计与实现

文章首先通过SolidWorks设计一种矢量共轴双旋翼无人机,其主要由共轴式电机和两个舵机组合而成,共轴式电机提供升力、利用上下旋翼的差速产生反扭矩控制偏航,舵机控制升力方向实现翻滚和俯仰。为研究如何控制其飞行,文章接着设计一款专用的飞行器控制系统。硬件方面,主控采用STM32F4,姿态传感器采用mpu9250九轴传感器,气压传感器采用BMP280。软件方面,实时操作系统采用FreeRTOS嵌入式,姿态解算采用Mahoney互补滤波算法,姿态控制算法采用串级PID。姿态控制量和油门值融合得到总控制量,总控制量转化为4路PWM信号分别控制两个电机和两个舵机。

移动机器人障碍物地图构建研究

针对路面不平和地面障碍物严重影响轮式机器人行走问题,提出一种检测和构图的方法。激光雷达对地面探测获取点云数据,结合移动机器人位姿,计算出路面凹凸状态,进行平整性检测和标记,筛选出所有障碍物,得到凹凸障碍物地图。实验表明,该方法能构建障碍物地图并实现路面实时平整性检测,比普通栅格地图增加了小型和凹型障碍物信息。

一种多旋翼无人机自抗扰姿态控制器

为提高多旋翼无人机姿态控制器的鲁棒性和调参简易性,提出了一种自适应调参的无人机自抗扰姿态控制器。采用一阶惯性模型、扩张状态观测器和四阶线性微分跟踪器来设计反步姿态控制律。仿真和实际飞行结果表明,控制器大多数情况下只需调节b参数,初始控制b参数比实际参数大10倍都不会导致姿态控制发散,证明了此姿态控制器的鲁棒性和实用性。

基于回溯的室内机器人完全遍历路径规划

完全遍历路径规划算法得到越来越多的关注。提出一种基于回溯的双向完全遍历路径规划算法,根据工作环境的纵横比,选择合适的局部遍历优先级采用牛耕法完成局部覆盖,采用改进的A*算法规划出从临界点到回溯点的无碰撞路径完成区域转移,实现工作环境的全覆盖,当回溯点个数为零时,机器人就完成了对地图的完全覆盖。仿真表明,与BA*和B-Theta*算法相比,在横向距离大于纵向距离如30×50的地图上,转弯次数减少15%,且能实现完全覆盖,回溯点的个数减少81%,重复路径长度减少5%。新算法有较好的参考和应用价值。

一种基于小波包变换的电力谐波检测方法

由于非线性负载用电的不断增加,造成大量谐波返灌电网产生电能污染和计量不公等问题,然而传统的快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)检测方法由于自身技术的限制,难以满足目前谐波检测对精确性的要求。结合电力谐波特点,分析小波变换与傅里叶变换原理,提出了一种小波包与FFT相结合并采用加窗双谱线插值的电力谐波检测方法,研究了不同窗函数的特性,并且通过加入不同的窗函数来检测谐波,得出针对电力谐波检测最优的窗函数。仿真实验验证了该方法对谐波在时域和频域上都有很好的测量效果,为谐波电能表电力谐波检测方法及信号截取窗函数选取提供重要参考。