车辆轨迹数据驱动的急弯路段追尾冲突风险时空演化规律

为有效揭示急弯路段上车辆间追尾冲突风险的形成与变化态势,选取典型事故多发急弯路段使用无人机航拍等方式采集交通流数据,利用Tracker软件提取车辆轨迹信息,构建急弯路段追尾冲突后侵入时间PET判别指标,结合冲突先导车LV与跟随车FV的速度、加速度变化划分追尾冲突模式,进而界定临界冲突点、冲突风险范围及PET变化率指标DPET,运用回归分析量化LV与FV的速度、加速度、速度差及加速度差对DPET的影响,阐明临界冲突点及主要追尾冲突模式的微观变化特性及时空演化规律。结果表明:车辆追尾冲突存在空间集聚性,主要集中在入弯缓和曲线上游、曲中标志断面下游及出弯缓和曲线下游;在潜在追尾冲突的九大类别中发生频率最高的四大类冲突数量占比高达83.24%;PET在冲突临界点和冲突风险范围内均下降,导致DPET均为负值,在冲突临界点PET快速下降,其下降程度显著大于冲突风险范围;FV速度、加速度及LV、FV间速度差、加速度差四个指标显著影响追尾冲突临界点的DPET变化;T10模式(LV减速、FV加速)冲突过程中的DPET均值最小,PET序列下降最为剧烈,危险性显著高于其他冲突模式。

金属矿山井下采场六足机器人运动分析及步态规划

六足机器人因其结构特殊带来的良好越障能力成为仿生机器人研究的热点,然而,金属矿山井下采场矿石堆积、崎岖不平的特点,给这类机器人的行走稳定性、越障性带来更多的挑战。因此,为使六足机器人在井下具有更好的通过性,对其运动能力和步态规划进行了相关研究。首先仿照自然界六足生物,设计六足机器人结构,对其腿部进行运动学分析;然后规划了用于采场的直行步态,结合采场路面环境设计了一种直线—摆线复合轨迹提升越障性,同时分析了机器人爬坡稳定性,对爬坡步态进行了优选;最后对规划步态进行仿真和现场模拟试验。仿真和试验结果表明,所规划的足端轨迹能跨越抬腿高度85%的障碍物,并且对矿石堆积形成的采场路面有更好的避障能力;三角步态爬坡时在坡底和坡顶过渡阶段容易打滑,而横向步态可以实现平滑的过渡,爬坡性能更佳。

基于接触区域自适应调整的圆弧头立铣刀后刀面磨削轨迹精确计算方法

为保证圆弧头立铣刀后刀面的加工精度,提出一种基于接触区域自适应调整的圆弧头立铣刀后刀面磨削轨迹精确计算方法。通过圆弧头立铣刀结构特征分解构建了后刀面的数学模型;通过计算砂轮和后刀面之间的磨削接触区域,自适应修正砂轮姿态,避免磨削干涉,实现了后刀面几何参数控制的准确性和一致性,并保证了曲面的光滑连接。最后,在VC++平台算法模块开发的基础上,通过加工仿真和磨削试验验证了该算法的有效性。

可行走着陆器的牛顿-欧拉法动力学研究

基于一种具有串并联混合腿足机构的四足可行走着陆器,为摸清其行走过程中的关节能耗问题,采用牛顿-欧拉方法进行了动力学建模研究。首先,采用D-H法建立串并联混合腿足机构的关节坐标系,进行正向运动学和逆向运动学的推导;然后在运动学模型的基础上,采用牛顿-欧拉方法建立着陆器整机的全状态动力学模型,该模型以足端相对轨迹为输入,获取着陆器在运动过程中各关节受力情况的变化曲线;最后,采用五次样条插值法规划一段运动轨迹,用ADAMS仿真软件进行着陆器虚拟样机仿真。经验证,该动力学模型理论计算数值和虚拟样机仿真数值具有相同的变化趋势,证明了模型的有效性,可以作为后续能耗模型建立和优化的基础。

基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型

瞬时切削厚度是铣削加工建模研究的重要参数之一。通过分析刀刃切削轨迹,可以得到准确的瞬时切削厚度,但需要求解复杂的超越方程。通常对切削刀刃轨迹进行不同程度的简化来求解近似的瞬时切削厚度。为得到准确的瞬时切削厚度,提出一种新的切削厚度计算模型。基于立铣刀真实切削刀刃轨迹,对近似的切削厚度模型进行补偿,得到较传统计算方法更为准确的结果,计算过程也更为简单。通过切削力试验验证,该模型可以得到更好的动态切削力预测结果。

换相失败预测控制对电压稳定性影响及优化措施

对于直流馈入受端电网,避免换相失败与维持电压稳定是两个重要问题。为降低换相失败发生风险,实际直流控制系统通常配置有换相失败预测控制功能模块。扰动过程中,预测控制通过减小逆变器触发角α,增大换相裕度。这一控制将改变逆变站无功特性,甚至影响受端电网电压稳定性。文中基于实际工程的直流控制系统,建立了特高压直流仿真模型;揭示了换相失败预测控制及预测参数对逆变站非线性无功轨迹和电压稳定性的影响;在此基础上,提出了改善逆变站大扰动无功需求特性的预测参数优化措施。特高压直流受端电网大扰动时域仿真结果,验证了优化预测控制参数提升受端电网电压稳定性的有效性。

基于六天幕靶弹丸弹道末端飞行速度的测试

在弹道末端,由于弹道降与弹丸散布的存在,用雷达和天幕靶测速装置测试弹丸飞行速度误差很大.本文提出一种由六天幕组成的天幕阵列与信号处理装置配合的测试系统,测试弹道末端弹丸的速度.该方法采用两台特殊的三天幕靶和信号处理装置组成测速系统,信号处理装置记录弹丸飞过六天幕的时刻,依据六天幕的几何结构参数和弹丸穿过六天幕的时间值,计算出弹丸的飞行速度和速度飞行的方向角.测得的结果为弹丸飞行方向上的速度值.该方法与雷达和常规天幕靶测速系统相比,测量精度较高.

高端颠覆性创新的技术演进轨迹和市场扩散路径

目前关于高端颠覆性创新的研究仅停留于描述性陈述,亟需系统的理论归纳与提炼.本研究以技术轨道、侵蚀模型以及事实案例为基础,系统分析并归纳提炼了高端颠覆性创新的技术演进轨迹和市场扩散路径.研究表明:高端颠覆性创新依托于技术突破,经历脱离主流技术轨道、进入高端颠覆性技术轨道的技术演进轨迹,大幅提升当前市场所重视的产品性能,同时在逐渐被市场所需求的新产品性能方面具有重大突破;以较高的初始价格定位于高端分离市场,遵循自上而下的市场扩散路径,从高端分离市场逐渐向主流市场扩散;市场扩散过程在市场需求水平提升以及产品价格下降的共同作用下实现.

基于VERICUT的指形铣刀数控加工等基圆锥齿轮仿真

为了使指形铣刀加工等基圆锥齿轮的方法能够应用于实际,以等基圆曲线齿锥齿轮理论为基础,通过刀具加工路线的规划,完成了齿面及齿槽加工轨迹的求解。通过分析指形铣刀加工凸、凹面过程中的运动特点,求解了加工凸凹面转换过程中的轮坯分度角。通过指形铣刀截形坐标的求解,在VERICUT环境下生成了刀具模型。编写了数控加工程序,进行了仿真加工。结果表明,加工路线的规划、运动轨迹的求解、刀具模型的建立及分度角度的计算等均正确,为该齿轮的实际加工提供了范例。

转动惯量对西藏林芝电网外送能力影响机制分析

增加电网输电能力是提高一次能源利用效率、增大电网安全稳定裕度和提升电网整体运营效率的有效途径。在电网建设初期和过渡期,由于技术经济性、工程建设进度、季节性发电能力差异等因素影响,通常存在电源外送容量受限于电网输电能力的情况。首先基于等面积定则原理,分析了送端电网发电机转动惯量对故障期间转子加速能量积聚,以及故障清除后电网所能提供最大减速能量的影响,揭示了增加转动惯量提高输电能力的机制。在此基础上,研究了西藏林芝外送型电网中老虎嘴主力电源开机方式,对联络线受扰轨迹和外送能力的影响,指出林芝与藏中主网单回线弱互联条件下,优化开机方式增加林芝电网转动惯量,是提高外送能力和安全稳定裕度的有效技术措施。

欲加快发展高端磨床必先攻克核心技术——参加“国家科技重大专项”的一些思考

航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造业的快速发展对我国高端数控磨床的研制能力提出了新的要求.通过参与"高档数控机床与基础制造装备"重大专项中"高精度滚珠丝杆及螺母成套磨削设备"和"大型数控切点跟踪曲轴磨床"2个课题,深刻体会到:欲加快发展高端磨床,必须以共性技术为支撑,优先攻克关键核心技术.结合实践与探索,阐述关于攻克高端磨床核心技术的思考与相关技术路线,总结了4点建议,希望起到促进交流的作用.

机器人末端臂轨迹跟踪自适应控制设计

本文提出了新颖的机器人末端臂轨迹跟踪自适应控制方法。该方法与已有的神经网络模型不同之处在于数据首先利用运动学反解求出机器人各关节旋转的角度,然后应用径向基函数自组织进行神经网络学习生成模糊规则,利用监督学习算法(SLA)、最小二乘法(LMS)、反向传播算法(BP)和聚类分析的方法在线优化控制规则以及隶属函数的参数。仿真结果表明,该方法不但规则生成的时间少,有效的防止了规则数爆炸,而且在机器人轨迹跟踪控制的应用中效果好。

轨迹断面特征根对受扰轨迹最远点及动态鞍点的诠释

对于任何复杂模型,通过仿真得到特定扰动下的受扰轨迹后,就可沿轨迹将系统模型等值为分段定常的线性系统。轨迹断面特征根法采用的假设与欧拉积分法完全相同,即系统在且仅在单个仿真步长内被定常线性化。因此,在每个积分步内,不但可用静态扩展等面积准则(EEAC)法分析该轨迹断面上的能量稳定裕度(轨迹断面能量),也可用平衡点特征根技术分析该轨迹断面上的振荡阻尼与瞬时频率,而将断面处的不平衡功率与动能视为初始扰动。完整的受扰轨迹成为大、小扰动稳定分析的共同基础,断面特征根可反映复杂因素对振荡特性的影响,而EEAC可反映复杂因素影响同步稳定性的本质。引入"轨迹断面虚拟平衡点特征根序列"的概念,以计入断面处动能对滑步失稳的影响,并将滑步失稳与振荡失稳两者的机理相关联。据此考证最远点(FEP)和动态鞍点(DSP)处的振荡阻尼与瞬时频率,揭示大、小扰动失稳的内在联系。

球头铣刀多轴铣削加工的切削刃微元点轨迹模型

切削刃微元点轨迹是描述瞬时未变形切削厚度的基础,瞬时未变形切削厚度是铣削力预测的关键.为此,针对球头铣刀多轴铣削加工过程,建立利用位置矢量来准确描述切削刃微元点的轨迹模型.首先,通过建立工件和刀具瞬时坐标系的空间变换模型来描述刀具的位置和位姿;然后,在此基础上结合球头铣刀切削刃的几何特点建立切削刃微元点的空间位置矢量,并进一步推导描述切削刃微元点轨迹的矢量形式;最后,利用C++编程语言和OpenGL图形接口实现切削刃微元点轨迹仿真,并通过对比分析仿真结果与跟踪球头铣刀1∶1三维模型上标记点的位置数据,验证了切削刃微元点轨迹模型的正确性.

广西褐飞虱发生特点及其迁飞路径分析

利用1991-2012年广西龙州、玉林、来宾、永福、兴安植保站褐飞虱灯诱虫情资料,对近22a广西褐飞虱发生特点进行分析,并利用HYSPLIT平台模拟褐飞虱迁入高峰日后向轨迹,研究广西褐飞虱的主要迁入路径。结果表明:(1)近22a来,广西5个代表站褐飞虱的迁入始见期、首次迁入高峰期均呈偏早趋势,提前率分别为1.1d·10a-1和1.8d·10a-1;而迁入终见期呈推迟趋势,5站平均推迟率为2.6d·10a-1。(2)偏南路径(包括西南、正南、东南)是广西各稻区褐飞虱春、夏季迁入的主要路径,占春夏季总迁入过程数的94%以上;偏北路径只发生在桂北地区,不到总数的6%;中南半岛、海南岛和广东省是广西褐飞虱春、夏季迁入的主要虫源地。(3)秋季褐飞虱回迁以东北路径为主,兴安站褐飞虱回迁路径中,东北路径占89%,从广东迁入的路径占11%;而龙州站东北和偏东路径共占83%,偏南路径占17%;玉林、来宾、永福3站秋季迁入峰期不明显;江西、湖南、广东等地的稻区是广西褐飞虱秋季迁入的主要虫源地。(4)当7月850h Pa高空以偏南气流为主时,会引发广西褐飞虱的灾变性迁入;当7月850h Pa高空以偏北气流为主时,褐飞虱发生偏轻。当9月925h Pa高空以偏北气流为主时,利于褐飞虱从湖南、江西等地南迁至广西,广西褐飞虱发生偏重,而以偏南气流为主时,发生则偏轻。

基于最优时间间隔的足式机器人足端轨迹规划

在任务空间进行足式机器人足端轨迹规划时,由于任务空间与关节空间的非线性映射关系会导致关节电机的速度、加速度超限或发生突变,影响机器人的运动平稳性。针对该问题,提出了一种基于最优时间间隔的足式机器人足端轨迹规划算法。首先对任务空间规划出的足端轨迹离散点反解计算得到对应的关节角度,然后以关节角度为约束,以轨迹点之间的时间间隔为优化对象,建立机器人关节速度、加速度、加加速度与时间间隔的函数关系,构建面向最优时间间隔的多目标优化模型,引入分段式染色体片段变异处理对传统的遗传算法进行改进,得到机器人运动性能最优解。样机试验表明关节空间加速度峰值最大降低73.58%,加加速度峰值最大降低77.15%,任务空间中Y方向加速度最大降低61.82%。

基于改进引力搜索算法的高速并联机器人轨迹优化

目的:解决并联机器人在罐头食品拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题。方法:基于高速并联机器人的体系结构,提出了一种运动轨迹规划方法用于高速并联机器人末端执行器的轨迹优化。建立多约束、多目标、非线性轨迹优化模型,并采用改进的引力搜索算法求解。通过仿真验证了所提方法的可行性。结果:与改进前的规划方法相比,所提规划方法能在较短的时间内完成拾放任务,一次操作的最短时间为0.1691 s。结论:该规划方法解决了传统并联机器人拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题,具有一定的实用价值。

基于轨迹控制的改进的直接函数法圆弧插补算法

基于直接函数法的圆弧插补算法能够有效提高插补精度,但是在终点判别时需要对两个轴向的步数进行计算,时间较长。在对长轴终点判别方法进行研究的基础上,提出了一种改进的直接函数法的圆弧插补算法。以每步插补的连续前进轴为长轴,并以在长轴上的插补步数为判断基准,对插补点是否到达终点作出判断。该方法要求不同卦限圆弧对应不同长轴。该算法计算简单、运算速度快、插补精度高。仿真算例表明该方法能准确进行终点定位,不会出现超出或未到终点的现象,适用于以步进电机作为各轴向执行元件的数控系统。

自由漂浮柔性空间机械臂抗扰控制

自由漂浮柔性空间机械臂的基座不受控,在外太空环境中不仅会受到如关节处摩擦力矩等匹配干扰的影响,还会受到如太阳辐射等非匹配干扰的影响。为了保证柔性空间机械臂系统的稳定及末端轨迹跟踪的精准,对其抗干扰控制方法进行研究。基于奇异摄动法,将柔性空间机械臂系统解耦为刚性与柔性子系统,将非匹配干扰转化为匹配干扰,以便在控制通道对其进行补偿。对分解后的两个子系统,分别设计了带有干扰补偿的计算力矩控制器和滑模控制器,分别实现末端轨迹跟踪和柔性模态快速镇定。通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

工业机器人连续轨迹位置规划算法的研究

提出了一种工业机器人连续轨迹位置规划算法。此方法基于笛卡儿空间定时插补算法,包含四个方面内容:特征点提取、曲线拟合、通过位置插补和姿态插补确定插补点及利用逆运动学方程求出各关节转角。此方法可应用于各种工业机器人连续精确的路径规划。