增强现实系统中大范围磁跟踪注册问题研究

为提高增强现实系统在大范围工作空间下的三维注册精度,分析空间网格线性插值法产生误差的原因,结合反距离权重插值算法,提出一种对磁跟踪校正的融合算法。改进原搜索策略以及插值算法在大范围工作空间下的不足,探讨双发射器协同工作的可能性,并设计解决方案。实验结果表明,双发射器的跟踪注册方案能扩大增强现实系统的工作空间和交互范围。

一种获得磁跟踪系统参数的简单方法

提出了一种获得磁跟踪系统参数的简单方法,给出了利用磁传感器和三轴正交线圈作为磁场检测器件时的算法公式。该方法通过测量磁场中与发射线圈轴垂直的平面上三个点得磁场信号获得对应该发射线圈的各系统参数。试验结果表明利用该方法获得的参数相对利用传统方法获得的参数提高了系统定位精度。

基于磁跟踪仪的数据采集和传输系统的设计与应用

磁跟踪仪Wintracker是一种低成本的3传感器/6自由度的定位跟踪系统,每个传感器作为一个通道可以获取测试点的(x,y,z)和(α,β,γ)。整个系统分为上下位机实现,软件上采用基于Windows的Visual C++.Net 2005开发平台进行程序开发。下位机通过USB2.0端口对定位数据实现高速采集,再对获取的数据进行适当的处理后,通过串口通信准确无误地传送给上位机,将作为人体经络三维重建的原始数据。

基于头部永磁跟踪的计算机虚拟实现技术

根据永磁体在三维空间的特定分布规律设计了一种基于永磁跟踪的残疾人计算机辅助系统——一种跟踪头部运动的装置。使用时将三轴磁场传感器置于人头部,实时地接收永磁体的磁场信号,采用磁场跟踪算法,得到三轴磁场传感器相对于永磁体的空间位置和姿势,进而得到人头部的运动方向和角度,并将这些方向和角度作为控制信号,控制屏幕上的鼠标动作,帮助操作者通过人机交互界面实现电脑屏幕鼠标控制。

六自由度磁跟踪器的研究

六自由度磁跟踪器是一种可探测物体在空间的三个角度量和三个位移量变化的设备,它在航空航天、探矿、航海、医疗设备和虚拟现实等许多领域都有广泛的应用。文中论述了六自由度磁跟踪器的原理、组成及应用。给出了硬件电路的实现方法及软件编程。

胶囊内窥镜磁跟踪系统体内装置的能量管理

为了解决磁跟踪系统体内装置的能量供应问题,研究了一种低功耗、高效、智能化的能量管理方法.主要包括主控制器、升压电路、非接触式开关、电源路由器和负电荷泵.随着纽扣电池电量的消耗,升压电路由主控制器智能化选通,当电池电压大于3.3V时关断,小于或等于3.3V时开启,由此减小了升压芯片在前期的能量损耗.另外,主控制器进一步控制电源路由器,根据体内装置的工作状态,按照需要选通后级电路.经实验验证,能量管理模块可延长纽扣电池的工作时间,最大程度地降低了无效能量损耗,满足磁跟踪系统完成消化道检查所需的时间要求.

一种新型磁跟踪模式及其L-M算法研究

为了提高磁跟踪系统的定位精度,设计了分时交流励磁跟踪方法,通过接收线圈检测目标的空间磁场,利用相关电磁场理论求解出目标方位.针对高次非线性定位方程组变量多、不单调、具有多个局部极值点的特点,将方程组求解问题转化成非线性无约束最小二乘问题,运用改进后的列文伯格(Levenberg-Mar-quardt)算法对其求解.仿真结果表明,改进后的定位算法具有不依赖于初值、精度高、收敛速度快的特点,成功解决了定位中多局部极值的高维优化问题,从而为跟踪方案的实现提供了理论依据.

基于直接磁链跟踪控制的无刷双馈电机无Crowbar对称低电压穿越方法

低电压穿越(low-voltage ride through,LVRT)能力是并网型风电机组重要的性能指标之一。该文提出一种基于直接磁链跟踪控制的无刷双馈感应发电机(brushlessdoubly fed induction generator,BDFIG)无Crowbar对称低电压穿越方法。该方法基于开关表,通过直接选定电压空间矢量来控制无刷双馈电机控制绕组(control winding,CW)磁链的幅值和相位,以迅速抑制低电压穿越期间控制绕组的感应过电压和由此导致的过电流,同时快速向电网注入动态无功电流以支撑电压恢复。该方法无需坐标变换、系统结构简单、磁链动态响应迅速。样机实验结果表明,低电压穿越过程中,有功恢复及无功功率动态响应满足国标相关要求,且控制绕组电流得到有效抑制,验证了所提控制策略的有效性。

3维建模中视频图像与磁跟踪器的多模态标定在微创手术中的应用

提出了一种全自动、多模态的信息融合解决方案用于配准视频图像和磁跟踪数据。该配准方案将用于内窥镜图像的3维数字成像系统以对人体的3维解剖结构的外观和尺度进行重建,特别是用于微创手术。多模态标定方法如下:首先医生将磁跟踪器插入并固定于内窥镜的工作通道;然后利用该器械组对一个棋盘格模板的各个视角进行若干秒的采集;可以得到内窥镜坐标和磁跟踪器坐标的相对关系(平移和旋转)。在手术过程中,磁跟踪器显示的读数将可以自动用来推算出内窥镜的坐标(位置和朝向),并有利于重建器官的3维结构。虽然目前已有一些深入研究的算法用于从图像中推算相机的运动,但容易受到图像分析、误差积累、结构形变等影响。从实验结果分析可知,该方案提出使用磁跟踪器推算相机运动参数的方法可行且提高了精度。此外,该方法不需要特殊的训练或者昂贵的设备。

四开关三相方波无刷直流电机的磁链跟踪控制

在分析传统六开关三相无刷直流电机运行原理的基础上,提出四开关三相方波无刷直流电机的磁链跟踪控制策略。系统外环为转速环,通过转速环输出和电流形状函数分别相乘实现三相电流的给定,借助坐标变换在两相静止坐标系下构建电流闭环,采用磁链跟踪型调制策略实现对四开关逆变器的控制,从而克服了滞环调制的开关频率不固定问题,实现了四开关三相无刷直流电机电流的120°方波控制。为验证方案的可行性,搭建仿真模型和实验系统平台,仿真和实验结果证明了控制策略的正确性和有效性。

具有最小开关损耗的磁链轨迹跟踪型变频器研究

分析了磁链轨迹跟踪PWM控制的基本原理。从减少开关损耗出发 ,提出了通过对零矢量作用时刻的不同分配及调节各矢量作用顺序的三种调制方法 ,给出相应相电压波形 ,表明选择适当调制方法可以显著减少开关损耗。以单片机Intel8xC196MC为控制芯片研制了一台样机。实验结果验证了该方法的有效性和简单性。

异步电机低开关频率的模型预测磁链轨迹跟踪控制

提出一种采用优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的模型预测磁链轨迹跟踪控制方法,不需要实时估计定子磁链和电压的基波分量,实现了异步电机低开关频率下的优化PWM高性能闭环控制。通过将控制问题构造为一个带边界线性约束的二次目标函数型最优化问题,即二次规划(quadratic programming,QP)问题,采用有效集法实现其数值求解,将模型预测滚动优化策略结合到磁链轨迹跟踪控制器,在尽可能小地修正优化PWM开关角的同时消除跟踪磁链偏差,实现基于优化PWM的磁链轨迹跟踪控制。所提出的新型闭环控制系统在低开关频率下基于优化PWM获得较小的谐波畸变,同时通过磁链轨迹跟踪获得快速的动态响应。针对4k W小功率和1.6MW大功率的异步电机驱动系统的仿真结果表明,两组驱动系统获得的动静态性能相一致,充分验证了所提控制方案的有效性。

磁链跟踪PWM感应电机矢量控制系统

PWM调制方式及控制器参数对感应电机矢量控制系统性能有较大影响,使电机在低速时电流脉动和转矩脉动较大。以磁链、转矩闭环的电机矢量控制方法为基础,提出了磁链跟踪控制(Space Vector PWM,SVPWM)的感应电机矢量控制系统仿真模型及低速变控制器参数的控制方法,高度模拟实际系统,并考虑逆变器死区时间的影响,在不同的调速范围下,进行了系统性能分析。在转子磁链定向准确,转子磁链构造准确的前提下,仿真结果表明磁链跟踪控制的矢量控制系统跟踪磁链为准圆形,在低速下,电机电流脉动和转矩脉动都比较小,使系统能够稳定运行,对于解决感应电机高性能调速的低速问题给出了可行的途径。

基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM高性能闭环控制

在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)可获得较小的谐波畸变,但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM波形紊乱和系统过流.给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic eliminated pulse width modulation,SHEPWM)开关角,分析了将优化PWM应用于高性能闭环控制系统会造成系统过流的原因.深入研究了基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM闭环控制方案,给出了一种结合SHEPWM特点的脉冲实时修正策略,实现了采用优化PWM的磁链轨迹跟踪高性能控制.通过三电平逆变器异步电机驱动系统的仿真实验验证了该策略的有效性.结果表明,驱动系统在200～300 Hz的低开关频率下获得了较小的电流谐波畸变,同时具有快速动态响应能力.

轨道交通异步牵引电机低开关频率下定子磁链轨迹跟踪控制研究

功率器件的低开关频率导致轨道交通牵引系统在全速范围内不能实现圆形定子磁链轨迹控制。直接自控制(DSC)广泛应用于轨道交通牵引传动控制,其定子磁链轨迹为六边形或十八边形,但随着逆变器最大输出电压越来越接近电机额定电压,未能实现对转矩的有效控制,产生较大的电流冲击和转矩脉动,影响系统控制性能。为解决此问题,本文基于优化脉宽调制策略,以异步牵引电机为控制对象将定子磁链轨迹跟踪控制算法应用于高速区,与应用于中低速区的DSC控制算法进行无缝切换,实现全速范围内的平滑过渡。仿真及实验证明了所提算法的正确性和可行性。

低开关频率中压传动的定子磁链轨迹跟踪控制综述

为加大中压变频器出力,要求降低开关频率,带来PWM波形谐波大问题。解决上述问题的办法是采用同步且对称的优化PWM策略,它不能直接用于高性能系统,因为它在动态会造成PWM紊乱,系统过流。本文介绍了一种既能减小谐波又能快速响应的定子磁链轨迹跟踪控制方法,它基于优化PWM,又有在动态修正开关角的功能。为解决低开关频率对解耦的影响,出现了一种既不同于常规矢量控制又不同于直接转矩控制的基于磁链跟踪之新闭环调速系统,其性能优于上述两种传统系统。

专业级录像机的自动磁迹跟踪重放技术

全面介绍目前专业级录像机的磁迹自动跟踪技术。

自动磁迹跟踪设计方法的研究

自动磁迹跟踪是保证录像机重放图像质量的关键技术之一。根据录像机磁迹跟踪的基本原理，分析了自动磁迹跟踪的状态转换实现方法。通过改进搜索策略、调整视频包络信号的门限值和设置相应的过渡状态等方法，提高了自动磁迹跟踪的速度和准确性。

异步牵引电机定子磁链轨迹跟踪控制技术研究

为解决大功率交流传动系统中因功率器件的低开关频率所导致的PWM波形谐波大的问题,提出了一种基于新型优化同步调制的定子磁链轨迹跟踪控制算法,离线状态下以电机电流谐波总和最小为优化目标求得逆变器在各种分频数下的优化开关角,从而得到定子磁链的运行轨迹;系统正常工作过程中实时计算出定子磁链轨迹的各个特征门槛值,根据观测到的电机定子磁链值与各个特征门槛值进行闭环控制,实现基于定子磁链轨迹跟踪控制的同步调制算法。仿真及试验验证了所提算法的正确性和可行性。