基于自适应滑模的欠驱动无人艇轨迹跟踪控制算法

针对欠驱动水面无人艇在航行过程中存在的海洋环境干扰、数学模型参数不确定、执行器故障等问题,提出了一种基于扰动观测器与神经网络技术的自适应滑模轨迹跟踪控制算法;在欠驱动无人艇的三自由度模型基础上,结合视线制导律,提出了一种新的轨迹跟踪制导策略;采用自适应滑模控制技术设计了欠驱动无人艇的轨迹跟踪控制器,有效地抑制了执行器衰减故障对无人艇控制系统产生的影响;同时运用了非线性扰动观测器和自适应径向基函数神经网络分别对无人艇受到的外界时变干扰和模型参数不确定性进行补偿和拟合,提高了无人艇控制系统的鲁棒性;基于Lyapunov定理证明了所设计的控制算法的稳定性,并在MATLAB中进行了仿真测试;仿真结果表明,所提出的轨迹跟踪控制算法可以在较为复杂的环境下实现对欠驱动无人艇的精准控制;相较于对比算法,欠驱动无人艇在文章算法下的位置平均跟踪误差减小了80%以上,具备较高的稳定性和容错能力。

一种基于伪谱法的助推-补能跳跃滑翔轨迹优化方法

针对大气层边缘补能-跳跃滑翔运动,建立了一种助推-补能跳跃滑翔全程空间运动模型以及补能滑翔段无量纲运动方程。提出了一种基于Gauss伪谱法的动态分段串行优化策略,可对助推段俯仰程序角、补能-跳跃滑翔段飞行攻角、倾侧角以及补能时刻等轨迹控制变量进行求解,实现含连续/离散控制变量的轨迹优化一体化设计。分别对助推-补能跳跃滑翔和助推-拟平衡滑翔轨迹优化开展仿真,验证了针对补能-跳跃滑翔轨迹的分段串行优化策略的有效性,同时分析了相同助推规模和飞行器质量条件下,补能跳跃轨迹相较拟平衡滑翔轨迹在增大飞行时间、航程和机动过载能力上更具优势。

基于轨迹线改进的临界多边形算法

在异形件的下料排样问题中,最为困难的就是求解裁片在板料中的位置以保证材料较高的利用率,算法复杂度随着料片数量和料片轮廓复杂度的增加迅速上升。临界多边形算法是计算异形件之间靠接位置和重叠关系的一种基础性几何工具,临界多边形算法的性能与下料排样算法效率密切相关。本文在基于轨迹线的求解临界多边形算法基础上,提出一种求解临界多边形(NFP)的改进算法。该算法有效地将移动碰撞算法和轨迹线算法相结合,充分发挥两类算法各自的优点,提高了临界多边形求解的计算速度。仿真实例验证了改进方法的正确性和有效性。

基于改进粒子群算法的ER8机器人轨迹规划

为解决传统机器人工作效率低、稳定性不足和传统粒子群算法易早熟等问题,提出了一种基于改进粒子群算法的时间最优轨迹规划算法。通过改进粒子群算法的惯性权重和学习因子,优化了粒子群算法的局部和全局搜索能力。首先,以国产ER8型机器人为研究对象,采用改进型D-H参数法获得机器人连杆参数数据,同时通过运动学正逆解理论计算求出了轨迹插值点;其次,利用MATLAB机器人工具箱建立了ER8机器人仿真模型,由于正逆解理论值与仿真结果完全相一致,证明了所建仿真模型的正确性;最后,通过MATLAB仿真得到机器人3-5-3多项式插值构造的轨迹中各关节的位置、速度和加速度等信息,在满足运动学约束的前提下,利用改进粒子群算法优化3-5-3混合多项式插值函数构造的轨迹,机器人用于完成轨迹的时间从3 s减少到1.0375 s,相对于优化前,整体运行时间缩短了大约65%,证明文中改进的粒子群算法可以有效实现时间最优的轨迹规划。

基于改进遗传算法对机械臂最优时间轨迹规划

针对传统工业机器人在轨迹规划过程中,运动耗时长、易陷入局部最优解的问题,提出一种基于改进自适应遗传算法对于6R机械臂轨迹优化算法。通过加入改进的自适应调节机制,自适应的去改变交叉概率和变异概率。首先,建立六自由度机械臂模型,采用改进型D-H参数法获得机器人连杆参数数据;其次,通过4-1-4多项式插值的方法进行轨迹规划,以运行时间为优化目标,利用改进自适应遗传算法结合蚁群算法对运动轨迹进行优化;最后,通过目标函数解决运动学约束问题。通过MATLAB仿真实验验证相比于传统的遗传算法,该轨迹的运行时间从12.23 s减少到了9.05 s,整体运行轨迹时间缩短3.18 s,优化后的效率提高近26%。适应度提高1.73,证明该算法能够有效地加快轨迹的运行时间,提高了机械臂的工作效率。

一种基于实测飞行轨迹的惯导误差分析方法研究

针对传统蒙特卡罗仿真方法用于惯导误差分析时计算量大且参数调整不便的问题,提出了采用Kalman滤波的状态均方误差预测公式结合惯导误差传播方程进行误差协方差分析的新方法。该方法将惯导总误差分解为各种不同误差因素的线性组合,且各误差因素之间是相互独立的,误差计算和参数调整都非常简单方便。以一组实测飞行轨迹数据为例,利用所提协方差分析方法进行误差分解,并将结果以多种形式直观展示,显示了新方法在误差分配和精度评估中的优越性。

基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法

在保证船舶航线安全的前提下,以最短航程为目标,提出基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法。对船舶AIS数据进行预处理,去除船舶AIS数据中的冗余数据,完成船舶AIS数据提纯;采用基于粒子群与K均值混合聚类算法的核心转向点筛选与识别方法,筛选并识别船舶AIS数据中船舶航线核心转向点数据;通过基于改进蚁群算法的航线规划方法,以核心转向点数据为基础,构建航线网络,在此网络中,通过人工势场法对蚁群算法进行改进,对船舶航线进行寻优,实现船舶航线规划。经实验验证,本文方法能够规划出安全合理的船舶航线。

基于APSO的微纳卫星编队轨迹规划方法

针对微纳卫星编队在指定时间内由初始构型到指定构型的路径规划问题,提出了一种基于自适应惯性权重粒子群优化(adaptive-inertial-weightedparticleswarmoptimization,APSO)算法的轨迹规划方法。首先,通过Radau伪谱法将轨迹规划的连续最优控制问题离散化为参数优化的非线性规划(nonlinear programming, NLP)问题;其次,采用APSO算法对NLP问题求解,避免了复杂梯度求解困难的问题,同时降低了计算量;最后,通过仿真实验表明,所提方法可在更短时间内求得满足约束条件的最优轨迹,以完成在线轨迹规划任务。

中学生数学问题解决能力的发展轨迹——基于认知网络分析法的一项研究

培养中学生数学问题解决能力是中学数学课程与教学的重要目标之一。该研究采用认知网络分析法探索中学生数学问题解决能力的发展轨迹,表现为:首先具备问题转化能力与解题方案执行能力,进而具备问题转化能力、解题方案执行能力与问题结构化能力,最终具备解题方案制订能力在内的数学问题解决各维度能力。其中,问题结构化能力是促使中学生数学问题解决能力从低水平到中水平的关键,解题方案制订能力是促使中学生数学问题解决能力从中水平到高水平的关键。

基于时空轨迹相似性的兴趣点推荐算法

针对现有兴趣点推荐中忽略用户轨迹间存在的依赖关系,未充分考虑轨迹间的时空间隔问题,该文提出一种基于时空轨迹相似性的兴趣点推荐算法G-IPRTS.该方法首先对轨迹预处理,将其转化为有意义的停留点轨迹.其次在停留点轨迹相似性处理中利用Geohash编码,以及时间维过滤提高轨迹相似性的精度和速度.同时在兴趣点推荐中引用熵权法构建兴趣点全局属性融合得分机制,与用户局部动态轨迹偏好相结合,进行Top-K兴趣点推荐.最后在两个真实数据集上进行实验比较与分析,实验结果表明该方法能够更好地提高轨迹相似性的处理,提升兴趣点推荐的性能.

路侧感知车辆轨迹数据的质量评估方法

路侧传感器已大量部署在高速公路上,用来实时采集路段全样本车辆轨迹数据,为交通流全时空管控、微观驾驶行为分析等提供数据支持,但数据质量的快速评估一直是困扰行业管理部门的难题。现有的车辆轨迹数据评估方法大多存在操作复杂、维度单一等问题,难以满足对动态交通流中实时产生的车辆轨迹数据的评价需求。为快速判别路侧毫米波雷达车辆轨迹数据的质量,文中通过挖掘数据自身信息提出了一种数据质量评价方法。首先,在分析实测轨迹数据典型问题的基础上,从轨迹完整性、一致性、准确性及有效性4个维度建立了9个二级评价指标;然后,基于CRITIC赋权法计算综合指标;最后,针对4种不同场景的3549条毫米波雷达实测轨迹进行了实证分析。结果表明,毫米波雷达的安装方式、型号等会显著影响车辆轨迹数据的质量,所提出的数据质量评价方法能够量化不同车辆轨迹数据的质量差异。文中研究结果可为路侧传感器采集数据性能衰变的短时监测及数据采集设备的选型提供支持,也可为车辆轨迹数据质量的提升提供方法参考。

电推进火星捕获能量最优平面轨迹间接法优化

电推进行星捕获由于推力小,行星捕获时间将显著增长,具有与化学推进行星捕获完全不同的特性,极大地增加了轨道优化的难度。本文围绕小推力行星捕获段控制问题,以火星探测捕获轨迹优化问题为例,基于双曲轨道参数开展不同性能指标下行星捕获开关机及控制策略研究,使用间接法求解能量最优平面轨迹优化问题得到最优控制策略,并与沿速度方向反向的控制策略进行了比较。结果表明:所提方法实现了对小推力火星捕获的优化设计,捕获后轨道相较于目标轨道的误差较小,轨道安全性能够保证。

一种高超声速滑翔式导弹轨迹优化方法

以高斯伪谱法为基础,考虑多段多复杂约束,提出了一种面向突防任务需求,通过罚函数法处理非全程飞行高度与飞行攻角约束的高超声速滑翔式导弹轨迹优化方法。通过仿真结果可以看出,初始状态约束、控制约束、过程约束与终端状态约束均得到了有效控制,且罚函数法处理突防任务段约束相较于常规分段约束法在约束量收束方面更具备优势,能够为后续设计工作保留更多的余量。此外,仿真结果还验证了该方法在不同射程、不同发射点高度和目标点高度条件下的有效覆盖能力。

钻锚机器人机械臂轨迹规划方法研究

为了提高煤矿巷道支护效率,以6自由度钻锚机器人机械臂为研究对象,提出了基于改进灰狼优化算法的机械臂时间最优轨迹规划方法。首先,通过D-H参数法建立了机械臂运动学模型,使用蒙特卡罗法对机械臂进行工作空间分析,并利用MATLAB软件对机械臂进行仿真验证;其次,利用分段多项式插值法对机械臂进行关节空间轨迹规划;最后,提出一种改进灰狼优化算法并测试其性能,在轨迹规划基础上,对机械臂进行时间优化。结果表明,钻锚机器人机械臂满足煤矿巷道锚护作业要求;3-5-3分段多项式插值法可以更好地实现机械臂的平稳运行;机械臂在满足约束条件下到达预定轨迹点所消耗的时间减少了30.40%~50.28%,优于传统的轨迹规划方法。

与圆有关的轨迹方程问题解法探究

求解与圆有关的轨迹问题时可以采用一定的方法技巧,简化解题过程.常用的有定义法、直译法和相关点法,解题时可根据问题特征来灵活选取.本文结合具体问题深入探索三种解法的构建思路,提出相应的教学建议.

运用交轨法求动点的轨迹方程

结合具体实例,给出了交轨法求动点轨迹方程的定义、参数选取和消参方法,最后给出了交轨法求动点轨迹方程的一般流程.

浅入深出“串题成链” 化繁为简“思维拓宽”——以“定义法求圆锥曲线的轨迹方程”为例

数学重要的育人价值之一是培养学生的数学思维能力,而思维能力的培养需用问题引领,需要教师串题成链,引领学生深入思考和探究.好的问题链能激发学生的探究欲,进而自主提出问题,让学生思维不断被打开、拓宽、提升.创设开放性的问题情境更能促进学生的深度学习,让学生的数学思维愈发深刻,数学视野愈发广阔,数学学科核心素养得到更好的培育.

多连杆锻造重载机械臂运行轨迹分析及算法研究

针对多连杆机械臂在运动轨迹计算繁杂,解析计算难度较大的问题,提出采取复数矢量法进行计算,在MATLAB中求解机械臂的末端轨迹,并在ADAMS中对多连杆机械臂建立运动学和动力学模型,完成仿真分析,验证理论计算的轨迹。

高超声速飞行器编队协同飞行轨迹规划方法

针对多高超声速飞行器编队协同飞行问题,提出基于多飞行阶段建模和自适应伪谱法的轨迹规划方法。首先,建立了高超声速飞行器运动模型。然后,面向编队协同飞行问题,建立了任务终端约束和构形约束,并基于编队形成段、稀疏编队段、紧凑编队段的多阶段划分对轨迹规划问题进行建模,在此基础上给出编队飞行综合性能指标函数。随后,提出基于hp自适应Radau伪谱法和序列二次规划的编队协同飞行轨迹规划方法。最后,通过仿真实验验证了多飞行阶段协同飞行轨迹规划方法的有效性。

中医推拿手法测力分析仪FZ－Ⅰ型的研制及法合力作用点轨迹分析

本文报导了中医推拿手法测力分析仪ＦＺ－Ⅰ型的研制，实测了摆动类法在测力仪上的作用力，分析了合力作用点的几何轨迹。结果表明摆动类法合力作用点几何轨迹形态可分成四类，并对产生不同形态的原因进行了分析并提出了定量判别指标。