改进A^(*)算法路径规划的机翼快速建模

针对飞机机翼装配复杂、装配调试周期长等问题,提出了改进A^(*)算法结合位姿矩阵算法的飞机机翼快速建模装配方法。在MBD环境下与装配特征自动识别过程相结合,将装配模型标准化,并利用轮廓识别算法进行特征识别,采用A^(*)算法获取最优装配路径。当正确获得几何特征、装配特征和约束之间的关系时,以改进A^(*)算法-位姿变换算法为内核开发快速建模装配信息显示系统,将所需的功能集成在快速建模装配信息显示系统界面,进行交互式的快速建模,并显示更多的装配信息。对装配过程进行实验验证,与位姿矩阵算法相比提高了机翼翼盒装配的效率和准确性,从而验证了该方法的有效性。

深海管道回接位姿测量系统及其控制策略

为完成海底两个待连接管道的回接作业,需要测量两硬质管道法兰中心的相对位姿,预制适合的相应过渡管段。结合国内外发展现状,针对中国深海作业环境,设计了一种基于拉绳测量装置的深海管道回接位姿测量方案。采用过渡矩阵位姿算法对绳长向量、过渡角度、过渡矩阵等进行演算,实现了两管道法兰中心向量的求解,分析了测量系统的检测控制策略与作业控制策略。结果表明,该深海管道回接位姿测量系统可以精确地获取待连接的两管道之间的距离与相对角度,为深海硬质管道法兰回接作业实现相应参数的检测和完成系统实际作业提供了理论依据,对于深海管道法兰连接作业具有重要指导意义。

三维炉膛温度场重建中病态矩阵方程的求解研究

在利用CCD摄像机所拍摄到的辐射能图像进行三维炉膛温度场重建过程中,会涉及到大型病态矩阵方程的求解问题,一般的求解方法得不到满意的结果。文中采用LSQR算法(least square QR-factorization)对三维温度场重建中的病态矩阵方程进行求解研究。结果表明,对于病态问题,LSQR算法具有较好的数值稳定性和抗测量误差能力强的优点,适于大型电站锅炉燃烧温度场特别是高温区的重建;且计算效率高,重建时间短,显示了其在温度场在线重建方面的潜力。

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。

三分量磁传感器倾斜放置时的磁场测量方法

针对三分量磁传感器在使用时安装倾斜易引起较大测量误差的问题,提出了三分量磁传感器倾斜放置时的磁场测量方法。该方法采用三个等效姿态角α、β、γ表示传感器的倾斜姿态,建立转换矩阵对磁场测量值进行修正。在仅利用地磁场无法唯一确定姿态角的情况下,引入已知辅助磁场,形成第二背景磁场,通过PSO算法求出传感器的姿态角,然后利用转换矩阵对目标磁场三分量测量值进行修正。随机挑选了2个磁传感器进行实验验证,实验结果表明,传感器倾斜放置时目标磁场的测量值经该方法修正后的值接近目标磁场的真实测量值,能够满足实际工程应用的需要。

无人驾驶车辆单目视觉里程计快速位姿估计

针对传统的单目视觉里程计位姿估计算法无法满足无人驾驶车辆实时定位需求的问题,提出了一种基于基础矩阵性质改进的快速位姿估计算法。通过优化基础矩阵的计算过程来提高算法的实时性,首先得到含有8个未知参数的基础矩阵,然后利用特征匹配点对来求解基础矩阵。通过仿真实验对算法的效率和精度进行了分析,并将其与现有的算法进行了对比。实验结果表明,在不降低运动估计结果精度的前提下,优化后的位姿估计算法的运行速度可以在传统算法的基础上提高近4倍。研究对视觉里程计在无人驾驶车辆上的实时应用具有一定的参考价值。

基于截断修正平滑l_0范数的MIMO雷达目标参数估计

在多输入多输出(MIMO)雷达中,针对平滑l0范数(SL0)因感知矩阵的病态性而导致其失效的问题,提出了一种基于截断修正SL0的MIMO雷达目标参数估计方法。该方法在对MIMO雷达感知矩阵进行截断奇异值分解(TSVD)处理的基础上,将保留的奇异值以均值为截断门限,分成较大和较小的两部分,分别采用不同的修正准则进行修正;然后经奇异值分解(SVD)反变换获得非病态感知矩阵,利用该非病态感知矩阵通过SL0算法对MIMO雷达目标参数进行估计,从而显著提高了MIMO雷达目标参数估计的精度和速度。仿真结果验证了该方法的有效性。

顾及病态转换矩阵的整周模糊度去相关迭代算法

整周模糊度解算中需要对观测方程组的协因数阵进行去相关处理,但在计算过程中会出现病态问题,从而影响去相关效果和成功率。从基本原理的角度阐述了传统算法的优劣以及病态矩阵问题,随后在传统算法的基础上通过重新排列协因数阵对角线元素的方法构建改进算法,该算法能够有效地避免病态矩阵。根据仿真实验计算结果的去相关参数将本文算法与常用算法进行了数值比较和分析。结果表明该算法能有效提升去相关效果和效率。

肘关节康复机器人机构设计及其运动学分析

现有研究中针对肘关节康复运动的机构设计几乎均采用串联机构作为机构本体,普遍存在精度低、运动惯性大、容易造成肘部肌肉的损伤等问题。鉴于此,本文设计了一种可实现肘关节二自由度康复运动的(2-PRR-S)R-PRCR并联机器人机构;并使用旋量理论验证了机构的自由度特性。利用空间几何分析法推导出机构位置逆解与位置正解表达式;进而给出了机构的雅克比矩阵,然后结合雅克比矩阵分析了机构的奇异位形。依据机构的约束条件,确定了机构的初始姿态工作空间;以最大化姿态工作空间为优化目标,并采用遗产算法对机构进行了尺度优化。基于人体肌肉运动机理,分析了肘关节康复运动时的训练效果,验证了所设计的并联机构的适用性,为后续肘关节康复训练策略的研究奠定了基础。