PARALLEL SCHWARZ ALGORITHMS FOR PARABOLIC EQUATIONS AND ERROR ESTIMATES

In this paper we introduce two kinds of parallel Schwarz domain decomposition me thods for general, selfadjoint, second order parabolic equations and study the dependence of their convergence rates on parameters of time-step and space-mesh. We prove that the, approximate solution has convergence independent of iteration times at each time-level. And the L^2 error estimates are given.

Error Modeling and Sensitivity Analysis of a Parallel Robot with SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm) Motions

Parallel robots with SCARA（selective compliance assembly robot arm） motions are utilized widely in the field of high speed pick-and-place manipulation. Error modeling for these robots generally simplifies the parallelogram structures included by the robots as a link. As the established error model fails to reflect the error feature of the parallelogram structures, the effect of accuracy design and kinematic calibration based on the error model come to be undermined. An error modeling methodology is proposed to establish an error model of parallel robots with parallelogram structures. The error model can embody the geometric errors of all joints, including the joints of parallelogram structures. Thus it can contain more exhaustively the factors that reduce the accuracy of the robot. Based on the error model and some sensitivity indices defined in the sense of statistics, sensitivity analysis is carried out. Accordingly, some atlases are depicted to express each geometric error’s influence on the moving platform’s pose errors. From these atlases, the geometric errors that have greater impact on the accuracy of the moving platform are identified, and some sensitive areas where the pose errors of the moving platform are extremely sensitive to the geometric errors are also figured out. By taking into account the error factors which are generally neglected in all existing modeling methods, the proposed modeling method can thoroughly disclose the process of error transmission and enhance the efficacy of accuracy design and calibration.

A measuring and correcting method about locus errors in robot welding

When tubules regularly arranged are welded onto a bobbin by robot, the position and orientation of some tubules may be changed by such factors as thermal deformations and positioning errors etc. Which make it very difficult to weld automatically and continuously by the method of teaching and playing. In this paper, a kind of error measuring system is presented. By which the position and orientation errors of tubules relative to the teaching one can be measured. And, a method to correct the locus errors is also proposed, by which the moving locus planned via teaching points can be corrected in real time according to measured error parameters. So that, just by teaching one, all tubules on a bobbin could be welded automatically.

A numerical error analysis method and its application on a 4RRR parallel kinematic machine

To guarantee the accuracy of error analysis and evaluate the manufacturing tolerance s influence,anumerical error analysis method for parallel kinematic machines (PKMs) is presented in this paper.Quasi-Newton method and genetic algorithm are introduced for the forward kinematic solution.Based onthe inverse and forward kinematic solutions,the end-effector s error calculation procedure is developed.To solve the accuracy problem caused by the length and angular parameters' different units,a normalizationmethod is proposed based on the manufacturing tolerance.Comparison between the error analysis resultscalculated by the traditional method and the numerical method for a 4RRR PKM shows that,this numericalerror analysis method is more accurate,simpler,and can evaluate the machine s real error basedon the manufacturing tolerance.

多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法

为解决6自由度运动误差存在情形下的多子阵合成孔径声呐快速运动补偿与成像问题,本文提出一种多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法。在考虑6自由度运动误差随方位时间6阶空变特性的基础上,对双根号形式距离历程进行泰勒级数展开并保留至6阶项,进而推导得到严格解析的点目标响应二维谱,通过对传统四阶模型的距离多普勒算法进行改进,同时实现了6自由度运动误差的快速补偿和图像重建。仿真分析和实测数据成像结果表明了所提算法的有效性和高效率,可为大场景宽测绘带多子阵合成孔径声呐快速运动补偿和高分辨成像提供理论依据。

高动态姿态测量圆锥误差补偿算法改进及实时性分析

弹丸圆锥运动会对制导系统产生严重的控制干扰,为了补偿该误差,分析了一种新的圆锥误差补偿算法,以提高弹载姿态控制系统在高动态运动环境下的解算精度和实时性。结合四元数四阶龙格-库塔法和三子样等效旋转矢量法,利用修正型罗德里格斯参数改进基于角增量输出的三子样四元数姿态算法,推导相应的微分方程表达式,建立三子样四元数改进算法姿态求解数学模型。仿真结果表明,与传统圆锥误差补偿算法相比,改进算法能更有效的补偿圆锥误差,平均解算精度提高了约17.32%,减少了高动态环境下的计算量,实时性提升了约22.54%。

煤矿智能巡检机器人平滑轨迹规划研究

为解决传统机器人搭载的巡检仪器易受煤矿崎岖地面影响的问题,提出一种煤矿智能巡检机器人平滑轨迹规划方法。首先根据矿井情况构建机器人整体架构并设计并联结构,保证巡检仪的稳定;然后根据巡检机器人的运动方式构建其运动学模型,并计算位置误差,以实现对巡检机器人的理想控制;最后采用自适应遗传算法(AGA)对巡检机器人展开避障优化,通过计算获取最优路径,从而构建轨迹规划适应度函数,以此实现机器人巡检轨迹规划的目的,同时利用多项差值函数对规划轨迹进行平滑处理。实验结果表明,所提规划方法具有较为理想的规划轨迹能力,且最终的规划结果稳定性好。

转台运动误差分离与角度优化技术研究

为了解决测量转台运动误差时存在的多种误差耦合问题,提出了一种基于多点法的运动误差分离方法。首先,通过分析转台在回转过程中多自由度误差的运动特性,提出了一种端面四点误差分离方法,在分离出测量盘下表面的平面度误差的同时,可完成倾斜误差和轴向误差的解耦。然后,建立了该方法的误差传递函数,采用麻雀算法(SSA)进行优化,寻找不同阶次下受谐波抑制影响最小的最优布置角,提高了误差解耦精度。最后,通过仿真与实验的方式对该方法进行验证。仿真结果表明,端面四点误差分离方法对轴向、倾斜误差的分离精度(相对误差)分别为1.934%和9.177%。实验结果表明,分离的运动误差与转台标定误差相符合,验证了该方法能够精确获得转台运动误差。

2TPR&2TPS并联机器人结构参数辨识

并联机器人末端位姿精度对其工作性能影响较大,建立有效的标定算法是提高机器人位姿精度的重要保证。本文以一种2TPR&2TPS并联机构为研究对象,首先对机器人进行运动学分析,采用全微分法得出机器人的误差模型,根据该模型得出机器人结构参数误差与末端位姿误差的量化关系,以及各误差项误差变动对末端位姿误差的影响规律;接着,建立参数辨识模型和标定效果评价函数,验证了参数辨识模型的有效性,再用该模型辨识机器人的结构参数误差;最后,修正运动学模型完成了机器人的误差标定。实验结果显示,标定后机器人的平均位置精度提升68.62%,距离误差均值由7.710 mm降至2.350 mm,精度提升69.52%,实验结果证明本文的标定算法有效。

一种并行双模式盲均衡算法的研究与实现

本文提出了一种将SMMA算法与DD算法并行运行的变步长双模式盲均衡算法。该算法在保持原来两种算法高性能的基础上,改进传统的DD算法,将两种算法采用并行结构运行,同时加入误差控制函数,控制SMMA算法占比,降低稳态误差;并且引入变步长方法,加快算法的收敛速度。经过理论分析与仿真实验表明,该算法相对于传统方法,ISI降低到-29.8 dB,收敛速度提高,在630个符号左右算法完成收敛。在完成仿真实验后,进行了实测信号的解调均衡,其EVM降低到1.69%。

Suppression Strategy of Micro-waviness error in Ultra-precision Parallel Grinding

Ultra-precision parallel grinding is widely used in the machining of complex optic components with high tolerance and excellent surface finish.However,the micro-waviness raised from the relative motion error of the grinding tool is frequently involved in the grinding process despite the fine dressing and dynamic balance work carried out,which posed a remarkable impact on the surface quality and form accuracy.Therefore,it is essential to investigate the evolution mechanism of the micro-waviness error and determine a relevant strategy to suppress this kind of error.In this paper,a model of the distribution of grinding points corresponding to the relative motion error of the grinding wheel is developed by considering the phase effect.A close relationship is found between the micro-waviness geometry and the distribution of grinding points.This indicates that the phase shift is a significant parameter to determine the waviness pattern,and the uniform distribution of grinding points is beneficial to suppress the micro-waviness in parallel grinding.Finally,an error-suppression strategy is proposed by adjusting the wheel speed to maintain an appropriate phase shift to suppress the micro-waviness error.This work provides a new method to control the micro-waviness and reduce the effect of the waviness error on the surface generation.

基于PID控制的多轴联动数控机床运动误差补偿

为了降低多轴数控机床在运动过程中产生的误差,提高数控机床的控制精度,提出多轴联动的数控机床运动误差补偿方法。构建多轴联动数控机床在工作状态下的运动轨迹方程,在机床运动轨迹方程的基础上计算多轴联动数控机床的运动误差。采用粒子群优化算法优化PID控制器中的关键参数,将上述计算得到的运动误差输入优化后的PID控制器中,完成多轴联动数控机床运动误差的补偿。实验结果表明,所提方法可高精度地完成椭圆控制和螺旋旋转体控制,且运动误差补偿结果不受多轴联动数控机床运动速度的影响,具有良好的适应性。

导轨系统重复定位精度关键影响因素研究

重复定位精度是导轨系统重要的性能指标,仅能通过反复拆装进行控制,在缺乏理论指导下具有很大的不确定性。为给导轨重复定位精度的控制提供理论指导,以直线电机驱动的导轨系统为研究对象,依据导轨定位过程建立动力学分析模型,确定导轨系统重复定位精度的关键影响因素,建立各影响因素的分析模型。数学模型与仿真分析相结合,对各影响因素进行了分析,结果表明,光栅尺安装误差、系统摩擦力、误差运动均会影响系统重复定位精度,系统摩擦力与阿贝误差造成的重复定位误差是系统重复定位误差的最主要来源,在一定范围内降低系统速度无关的摩擦力均值可有效提高系统重复定位精度,但降低到某一临界值后重复定位精度将不再增加。

五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术

高精尖领域对精密小零件的加工精度要求越来越高,五轴并联机床作为主要机械加工设备,严格控制机床刀具的运动位姿对于保证成品零件的加工精度具有极其重要的作用。在此背景下,研究一种五轴并联机床刀具末端运动位姿自适应控制技术。在五轴并联机床前方布置两个CCD摄像头作为视觉系统,拍摄关于刀具末端的左右两张图像;在图像预处理、特征点提取与匹配等环节的基础上,求解位姿参数,包括位置三维坐标以及3个姿态数据。以刀具末端运动实际位姿为输入,利用神经网络获取与刀具末端紧密相连的五轴关节角度补偿量。利用PID控制器,通过补偿量计算位姿控制量不断纠正位姿误差,靠近理想位姿。结果表明:应用所提控制方法,与理想位姿之间的平均误差均更小,且平均误差的波动最小,三维位置坐标波动仅在-0.02~0.015、-0.01~0.02、-0.02~0.02 mm之间;横滚角、俯仰角以及方位角波动仅在-0.02°~0.03°、-0.01°~0.04°、-0.02°~0.01°之间,由此说明所提控制方法的精度更高,控制稳定性更高。

用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究

目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结合,形成了前馈-改进PID反馈的复合控制系统,并用该系统对单个压电陶瓷进行了控制仿真;最后,采用一种随机并行梯度下降(SPGD)算法,以成像清晰度为优化目标,将稀疏孔径成像系统中的多个压电陶瓷组成了联合控制系统;通过搭建精密光程调控系统实验平台,对单个压电陶瓷采用前馈-PID反馈复合控制系统进行了1μm、5μm、8μm和10μm位移跟踪实验。实验结果表明:不同位移的响应曲线基本与期望位移曲线重合,不同位移的响应时间能有效控制在0.08 s以内,位置误差能有效控制在±3 nm以内;将SPGD联合控制系统用于1个三孔径稀疏孔径成像系统中,进行了分辨率板成像对比实验,对共相误差校正前后图像进行了定量评价(校正前,评价值J 1=0.54;校正后,评价值J 2=0.78)。研究结果表明:该联合控制系统能有效控制光程精度,校正共相误差,实现子光束干涉成像的目标。

基于输出误差模型优化的甲板运动预报算法研究

本文提出了一种适用于多种复杂海况的大型舰船甲板运动预报方法,目的在于提高算法对不同海域复杂海况的适用性,以及对甲板运动模型的辨识精度与预报精度。该方法通过将量测数据的时间滞后处理引入输出误差模型来描述甲板运动的动力学模型,引入定阶准则确定了模型最优阶数数对。在此基础上应用了辅助模型递推最小二乘算法进行系统参数辨识并估计输出误差模型中的状态变量。实验结果表明,本文所提出的预报方法在系统参数辨识阶段可以将递推最小二乘算法的辨识精度提高5.13%,并且在预报阶段可以有效地将甲板运动的幅值与相位预测精度提高3.17%。该方法在复杂海况下具备良好的预测性能,适用于大型舰船甲板运动预报。

温室穴盘苗并联高速移栽机器人运动误差分析与试验

现有产业化应用的温室穴盘苗移栽机大都为三坐标龙门架式结构,其体积庞大、惯性大、相对刚度低、移栽速度低、柔性作业能力差,无法满足高速剔苗、高速补苗作业要求。针对这些问题设计了一种并联式三平移移栽机器人,阐述了并联移栽机器人主体结构和为其配套设计的5种末端执行器,并统计了这些末端执行器的质量;在ADAMS中建立刚柔耦合动力学模型,选定一条最长对角线轨迹进行仿真;比较了刚性模型理论轨迹与柔性模型实际轨迹的误差,并分析了因动平台质量变化引起的误差变化情况,发现移栽轨迹末段存在振荡问题;最后通过物理样机进行定位精度试验,样机经误差补偿后,平均误差由7.611 mm降低到1.208 mm,其中大部分误差为系统误差。运动试验发现,机构运行平均速度为2 m/s、加速度峰值为20 m/s^2时,满足精度要求;但机构在平均速度3 m/s、加速度峰值30 m/s^2时,误差会扩大,需要进一步改善关节径向支撑力。

导轨平行度误差对工作台运动误差影响的建模与分析

机床导轨是机床各运动部件相互运动的基准,导轨误差改变了机床各部件的相对位置,破坏了各部件相对运动的准确性,造成了工作台运动误差,最终影响被加工零件的加工精度。研究了直线滚动导轨平行度误差对机床工作台运动误差的影响,根据赫兹接触理论分析了滚珠受力与接触变形的关系,基于齐次坐标变换和最小余能原理定量分析了工作台的运动误差。最后通过算法举例、仿真及计算结果的对比,表明该算法能准确计算出工作台的运动误差。

卫星遥感图像并行几何校正算法研究

几何校正是遥感图像处理过程中的重要环节 ,具有计算量大、耗时长的特点 ,导致遥感图像处理的效率低下 .该文提出一种分布存储环境下的并行几何校正算法 ,每个处理器通过计算本地输入子图像在目标图像中的范围 ,确定其需要进行重采样计算的区域 ,使计算过程中所需的数据均为本地数据 ,很好地解决了数据局部性问题 .文章利用首尾相连的闭线段近似表示理想的输出图像块边界这一思想 ,详细讨论了局部输出区域的计算方法 ,并采用一种新的存储结构用于保存校正后的输出图像块信息 .在机群系统上对算法进行实现 ,结果表明该算法具有良好的并行性能 .

3-PUU并联测量机滑块运动误差分析

3-PUU并联坐标测量机中滑块运动误差是关键的误差源,必须予以修正。定性分析滑块运动误差对万向铰链中心位置和光栅读数的影响,建立基于滑块运动直线度的仪器误差模型。将双频激光干涉仪获取的运动直线度误差数据进行拟合,并以此为基础定量分析此项误差对仪器总误差的贡献,为完成该项误差的修正奠定了基础,这对于仪器总体精度的提高及后续测量机结构参数的标定具有重要的意义和价值。