冗余度微创手术机器人的速度加速度分析

为满足微创手术对机器人提出的高平稳性要求,机器人的速度加速度应平滑无突变。考虑球关节结构紧凑的特点,设计出具有冗余自由度的微创手术机器人。根据速度雅克比矩阵进行机器人的正速度分析;基于权重分配原理,运用Lagrange乘子法实现具有冗余自由度机器人的逆速度分析,找到手术工具末端速度与各关节速度的函数关系;通过对速度求导得到各关节的加速度。在Matlab软件中建立机器人物理模型,将速度加速度理论分析结果用以驱动机器人实现运动。仿真结果验证了该机器人能满足高平稳性要求,也证明了微创手术机器人具有很高的轨迹跟踪精度。

二维衰减湍流的速度加速度结构函数

湍流场中二阶速度加速度结构函数(velocity-acceleration structure function, VASF)被认为与尺度间能量或者拟涡能的传递相关,其正负表明传递的方向.三维湍流中,能量从大尺度向小尺度传递,VASF为负.在二维湍流中,能量反向传递到大尺度,拟涡能正向传递到小尺度,因此理论上VASF无论在反向能量级串区还是在正向拟涡能级串区均为正.然而,相对于三维湍流中VASF的充分研究,二维湍流中VASF的正负性迄今尚无实验或数值模拟数据验证.本文通过三维二维湍流中普适的公式推导,指出在空间非均匀湍流场中,VASF除了尺度间传递,还受到非均匀项的影响.一种常见的空间非均匀湍流场是在实验研究中常用的风洞或水洞中,湍流发生装置(如栅格)后的湍流.该流场中,湍流强度随下游位置增大而逐渐衰减,这种衰减则带来空间上的非均匀性.本文在基于竖直流动皂膜的二维衰减湍流场中,利用拉格朗日粒子追踪法测得在拟涡能级串区的VASF,并分析各部分的影响.结果表明,虽然尺度间传递项为正值,但由于衰减带来的非均匀项为负值,使得VASF的值为负,使之失去了表征拟涡能传递方向的意义.因此,在类似风洞、水洞、水槽等衰减流场中对VASF的讨论不应忽略非均匀项.最后对与VASF密切相关的弥散过程进行分析,发现后期弥散过程变慢是由于负的VASF导致.

砷化镓一维光子晶体加速度计理论性能研究

该系统与以往的光学传感器不同,系统中将一种新的材料—砷化镓—应用于光学微机电系统(MEMS)传感器。基于GaAs的特性和波长调制分析的特点,设计了一个适用于高频率领域的光学MEMS传感器。此外,还使用了ANSYS的有限元分析(FEA)方法和严谨的耦合波分析(RCWA)方法。与其他高频传感器的比较表明,所提出的传感器在测量范围广、灵敏度高、交轴轴灵敏度几乎为零等特性方面显示出优势。所提出的光学传感器的光学灵敏度为2.99276,机械灵敏度为0.54nm/g。第一共振频率为23658.6Hz,线性测量范围为±135g,传感系统的灵敏度为161.61nm/g,工作带宽为0~23.6kHz。

基于PMAC的直线电机速度/加速度前馈控制

论述了PMAC运动控制器的性能及其伺服控制功能;简述了直线电机的伺服控制策略;提出了基于PMAC的直线电机速度/加速度前馈控制算法;对算法中各个参数的作用做了简单的介绍,阐述了速度前馈和加速度前馈参数的性能及其调整。通过实验得到证明,引入适当的速度和加速度前馈,可较好地补偿系统的跟随误差,从而提高系统的性能。

一种新型的速度和加速度估计器

将扩张状态观测器和递归线性平滑牛顿预测器相结合,形成了一种新型的速度和加速度估计器,它在跟踪位移和估计速度的同时能一并估计出加速度。虽然扩张状态观测器本身对量测噪声已经具有较好的滤波特性,但为了减小时间延迟,不能使滤波参数过大,这样会使估计出的加速度噪声稍高,需再用递归线性平滑牛顿预测器对加速度进行二次滤波。仿真结果表明,由扩张状态观测器和递归线性平滑牛顿预测器构成的滤波估计器在仅有位置量测信号且在噪声较大的情况下能有效地估计出速度和加速度,最终得到的速度和加速度估计信噪比高且时间延迟小。该估计器主要用于运动控制和机动目标跟踪中。

毫米波LFMCW雷达加速运动目标回波检测与加速度-速度估计

在毫米波线性调频连续波(LFMCW)雷达中,目标加速度存在使回波多普勒信号受到二次项调制,造成多普勒频谱畸变,从而导致目标检测性能下降和参数估计精度损失.采用最大似然模型进行加速运动目标检测和加速度-速度估计,提出了适合在一般高斯噪声环境中(包括色噪声)该模型的速度-加速度联合估计快速算法.另外也推导出了一般高斯环境下Ch irp信号参数估计的CRB界,为一般高斯环境下Ch irp信号参数的方差提供了实际下界.

基于速度-加速度时滞反馈的振动主动控制

在振动主动控制中,基于加速度测量信号,并考虑滤波器群时延引入的时滞,研究了一种时滞控制器设计方法。采用等维方法和状态导数反馈思想,提出一种速度-加速度时滞反馈控制器的设计方法。该控制器不含位移信号,可省去两次数值积分和去直流分量、趋势项这两个过程,并可避免由两次数值积分带来的累积误差。以粘帖有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为控制对象,采用该控制器控制其自由振动,并与速度-加速度反馈控制效果进行比较。仿真结果表明,当采用速度-加速度反馈直接控制时滞系统时,若时滞超出其稳定区间,该方法失效,而速度-加速度时滞反馈控制方法则具有良好的控制效果。

双基地多载频FMCW雷达目标加速度和速度估计方法

双基地多载频FMCW雷达采用稀布阵发射多载频FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)信号,阵列接收目标回波。受速度和加速度的调制,机动目标回波多普勒频谱展宽,导致雷达检测性能下降。该文分析了双基地多载频FMCW雷达的信号模型,提出将多项相位变换和相位差法结合来实现目标加速度和速度高精度估计的方法。分析了该方法在不同数据分段情况下的性能。仿真结果表明,该方法能够以较小的运算量对目标加速度和速度进行高精度估计。

一种改进的LFMCW雷达多目标加速度和速度估计方法

针对已有估计算法对线性调频连续波(LFMCW)雷达多目标加速度和速度参数的估计精度差、计算复杂度高等问题,该文提出一种改进方法。该方法将时频重排平滑伪Wigner-Ville分布(RSPWVD)与Radon变换相结合,通过恒虚警率检测和阈值处理,实现了LFMCW雷达多目标加速度与速度参数估计,克服了现有方法中计算复杂、存在误差积累效应的缺点。给出了估计算法的实现步骤。仿真实验结果表明:改进方法在低信噪比时仍具有较高的参数估计精度。

基于相对加速度-相对速度控制的半主动惯容隔振器动态特性研究

将惯质系数可调的半主动惯容器应用到隔振器中,根据其力学特性,提出相对加速度-相对速度控制策略调节半主动惯容器的惯质系数在最大与最小惯质系数间切换。研究三元件并联式与串联式半主动惯容隔振器在基础简谐激励下的动态特性,运用平均法求解系统的动态响应,并与数值解进行对比。定义动态位移峰值、绝对位移传递率峰值、隔振频带以及高频带的绝对位移传递率四个性能评价指标来评价系统的隔振性能,并与被动惯容隔振器进行对比分析。研究表明相较被动惯容隔振器,半主动惯容隔振器有更好的隔振性能。

基于多前车最优速度与加速度的网联车跟驰模型

考虑车辆跟驰存在的延时性与传递性,基于网联车的智能感知与协同交互,提出一种基于多前车最优速度与加速度的网联车跟驰模型,并利用线性稳定性分析方法推导所提出模型的临界稳定性判别条件。以环形道路车队过程施加扰动为例,根据加速度敏感系数ω_i和多前车数k设计数值模拟实验,结合速度和车头距等参数分析不同ω_i和k取值条件下的车队行驶稳定性。模型稳定性分析表明,所提出模型在引入多前车最优速度与加速度项后,具备更优的稳定区域,且考虑前车数k越多、加速度敏感系数ω_i越大,则模型的稳定性越好。数值模拟分析表明,所提出模型相比FVD,OVCM和MHOV模型,当加速度敏感系数ω_i和前车数k取值合理时(ω_i=0.3且k=4),车队速度和车头距的波动幅度相对较小,由此说明所提出模型能较好地吸收扰动且有利于增强车队行驶稳定性。

利用非线性跟踪微分器测速测加速度的研究

针对在光电跟踪伺服系统中常规差分测速度和测加速度高频时带来的误差放大问题,文中提出了将非线性跟踪微分器应用于测速测加速度环节的方法,利用位置传感器测出的位置信号,能快速准确的估计出速度和加速度信息。该方法不基于对象模型,计算量小,简便且易于实现,同时也无需额外的硬件开销。文中在进行大量数值仿真分析的同时,进行了实验验证。结果表明,伺服跟踪系统在低速(0.03°/s)情况下,速度和加速度的波动方差分别降低了7.56″/s和11.52″/s2。并且在低速跟踪时平稳无抖动。文中方法有效可行,为今后伺服系统速度闭环提供了新的思路。

基于局部补偿的LFMCW雷达速度-加速度模板匹配法

针对LFMCW雷达中加速运动目标在跨距离单元走动情况下的参数估计问题,提出一种基于局部补偿的速度-加速度模板匹配方法。推导给出了目标高速和加速运动情况下的差拍信号模型,基于该模型提出了速度-加速度模板匹配方法。借助于Zoom-FFT算法能够进行局部频率分析的特点,进一步提出了基于局部补偿的快速算法。通过提取目标二维谱进行分析等效实现时域抽取的操作,有效降低了搜索过程中的运算量。研究了局部补偿中参数的选取问题,并给出了算法的实现步骤以及运算量分析。仿真结果验证了方法的有效性。

速度/加速度误差补偿对光电跟踪系统稳定性影响分析

高速高精度光电跟踪控制系统采用速度/加速度误差补偿控制策略后,虽降低了系统跟踪误差,对系统稳定性有所影响,但提高了系统跟踪精度。通过Matlab对比加入速度、加速度误差补偿控制策略前后,在提高光电跟踪系统跟踪精度的同时,虽然系统稳定裕度有所降低,但恰当选择参数对系统稳定性几乎无影响。

机动目标速度和加速度联合分辨力

基于Radon-Wigner变换(RWT)方法分析机动目标速度和加速度多普勒分辨与提取问题。给出了机动目标的脉冲多普勒雷达回波模型和傅里叶变换处理方法。将RWT方法应用于机动目标回波参数估计,给出了RWT输出的泰勒解析表达式、速度和加速度独立分辨表达式和联合分辨表达式,研究表明,速度和加速度的联合分辨条件为运动参数不同引起的路径偏差大于1/2个波长。对傅里叶变换、Radon-ambiguity变换(RAT)和RWT方法进行了分辨力性能仿真比较,表明RWT具有较强的速度和加速度分辨力,验证了速度和加速度联合分辨条件。

福建地区中小地震加速度与仿真加速度记录的反应谱特征分析

利用福建省区域数字强震动和数字地震台网历年的地震记录,通过资料选取、数据处理,计算了其地震反应谱,并分析了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地反应谱谱形参数的统计关系及反应谱特征,有关研究结果对合理地利用福建地区现有台网观测资料具有实际意义。

求解并联机器人加工自由曲面的实时速度/加速度

提出一种新的计算机辅助变量几何法,用于实时求解一个3自由度3-UPRR并联机器人在模拟加工一个3D自由曲面过程中,各个驱动杆以及末端运动平台的速度/加速度解。首先,基于计算机辅助变量几何法建立3-UPRR并联机器人的模拟机构,并在此基础上建立用于加工任意3D自由曲面的模拟加工系统;其次,基于同一个固定平台构造其速度模拟机构以及加速度模拟机构;最后,求解出在加工3D自由曲面过程中实时的速度和加速度。经解析验证,模拟得到的结果完全正确。计算机辅助变量几何法不仅简单直观,而且省去了复杂编程的过程。

速度/加速度误差补偿控制策略技术运用局限性分析

速度/加速度误差补偿控制策略技术运用局限性,通过对无补偿、速度/加速度误差补偿时系统动态性能指标分析后得出。加了速度/加速度误差补偿后,由于系统快速响应时间有所降低,影响到系统的搜索、捕获能力,并系统中频段形成反谐振环节,所以该控制策略适用于只用到速度回路的半自动跟踪状态和加有速度、加速度前馈的导引控制阶段。

利用多个相参脉冲回波估计目标径向速度和加速度

为从高加速度目标的多个相参脉冲回波中估计目标径向速度和加速度,首先对高加速度目标回波特点进行分析,其次提出采用FRFT(Fractional Fourier Transform)变换方法来提取目标径向速度、加速度,仿真结果验证了算法的有效性。

汽车速度及加速度在线测量装置

基于光电测速原理，利用半导体激光器。设计了一种新型的汽车速度与加速度在线测量装置，其测量精度优于0．5％，测量车辆速度范围（反应速度）：20-120km／h。且造价低，寿命长。文中详细分析了其设计原理、测量精度及实现方法。