AUV避障路径动态快速规划算法研究

为提高AUV避障路径规划的快速性，提出一种基于最小安全会遇距离的避障路径动态快速规划算法。根据AUV和目标船的会遇态势动态评估碰撞风险，通过设定最小安全会遇距离实时解算避障航路点位置。为验证算法的有效性，针对某型AUV设计空间制导与控制算法，并基于MATLAB/Simulink仿真平台构建仿真环境。仿真结果表明，所提避障路径动态快速规划算法能够实现复杂会遇局面下的快速路径规划，有效提高了AUV航行安全性。     

单自由度机器手的碰撞检测与应急控制

为了保证机器人在交互过程中的安全性和降低碰撞检测系统的复杂性,通过在单自由度机器人上安装力传感器来实现碰撞检测。提出了一种单自由度的机器人碰撞力计算模型,通过Matlab/Simulink仿真电磁刹车控制模型,给出了模型的碰撞检测及控制实验。根据仿真实验模型设计单自由度实验平台,并进行碰撞实验。实验结果表明,采用电磁刹车和再生刹车响应控制策略可以更加有效抑制碰撞力。当负载惯量较大时,应同时使用2种刹车方式。     

汽车前纵梁碰撞特性仿真研究

汽车的碰撞安全性是影响汽车被动安全性的主要方面,汽车部件的碰撞仿真是确保车辆具有良好碰撞性能的一种重要的现代设计方法和手段,汽车前纵梁作为一种典型的薄壁梁结构件,是保证汽车具有较好正面碰撞性能的重要部件.笔者利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA对某SUV车型前纵梁进行计算机碰撞仿真分析研究,比较了改进前后前纵梁的碰撞吸能特性.研究表明经改进设计后,前纵梁的碰撞特性得到加强,研究方法和结果对汽车前纵梁设计具有实际应用价值和直接指导意义.     

碰撞下PMSM电机驱动机器人关节速度滑模控制

碰撞引起负载突变情况下速度的快速响应和精确控制是机器人研究重点.根据永磁同步电机的原理,建立了状态空间方程,并利用矢量控制方法,进行了解耦.为抗碰撞影响,设计了转动关节速度的滑模控制算法,建立了二维滑模函数,分析了算法稳定条件,给出了滑模控制算法参数选择原则.用Matlab/Simulink建立了速度控制仿真平台.针对碰撞突加负载和变参数情况下的速度平稳控制,对滑模和PI两种控制算法进行了仿真,对转矩和速度响应进行了对比分析.仿真结果表明所设计的滑模控制方法响应速度快、无超调、对负载和系统参数变化的鲁棒性好,是碰撞工况下机器人关节速度稳定控制的可选方法.     

微流控芯片操作机器人碰撞保护装置的设计

从避免芯片操作机器人与外界环境碰撞的角度进行了安全性设计研究.设计了一种能够感知碰撞发生信号,基于继电器和电磁制动器实现机器人保护的碰撞保护装置,计算分析了本装置对芯片操作机器人定位精度的影响.实验表明,此装置能够精密控制前冲惯性位移＜1 mm,适应性强,不影响操作机器人定位精度,有利于提高微流控芯片自动化制造系统的安全性和自动化水平.     

计算机仿真技术在汽车正碰安全性能改进中的应用研究

汽车的碰撞安全性直接关系到碰撞事故发生时司乘人员的生命安全，因此，加强汽车碰撞安全性的设计研究对汽车生产企业和汽车乘员都具有重要意义。将汽车碰撞的计算机仿真方法应用于实际车辆的开发研究之中，成功地模拟了实际道路上发生频率最高的整车正面碰撞，并着重对如何提高其碰撞性能进行了更深一步的数值模拟研究，取得了较好的效果。     

基于LMI算法的汽车半主动悬架系统集成设计

介绍一种基于LMI(线性矩阵不等式)算法的汽车半主动控制方法，通过理论分析和Simulink仿真结果表明，此方法与传统设计方法相比，对改善汽车行驶平顺性和提高汽车行驶安全性具有较优的效果。     

一类碰撞振动系统混沌运动的QPSO-RBFNN控制

针对难以建立精确数学模型时的碰撞振动系统混沌运动控制问题，提出一种采用QPSO算法优化RBFNN的参数反馈混沌控制方法。利用分岔图、Lyapunov指数谱图、Poincaré截面图和相图分析了混沌运动与系统特定参数条件间的关联关系及表现特征，基于RBFNN设计了参数反馈混沌控制器，并将最大Lyapunov指数作为加权项构建适应度函数，以引导QPSO算法优化控制器的参数并量化评价混沌控制效果。仿真研究中，进一步分析了QPSO算法的控制参数(即收缩扩张系数)对混沌控制效果的影响。     

面向电缆虚拟装配仿真的多分支弹簧质点模型

针对多分支电缆的柔性特征以及复杂拓扑结构导致的装配仿真困难的问题,提出一种面向电缆虚拟装配仿真的多分支弹簧质点模型,该模型在弹簧质点模型的基础上,通过增加分支点连接多个电缆分支,从而表达具有拓扑结构的电缆,同时考虑电缆的抗弯曲、拉伸以及重力等物理属性;提出经典控制理论与运动学相结合的模型求解方法,使用控制变量法拟合出经验公式来实现电缆装配仿真中的"定长约束",采用定点约束算法实现对电缆的固定与捆扎操作仿真;提出球体层次包围盒构造柔性电缆的碰撞模型,通过细分碰撞模型、剔除冗余碰撞等方法实现了柔性电缆的干涉检测,满足了柔性电缆碰撞检测的效率和精度要求。设计并开发了基于多分支弹簧质点模型的电缆虚拟装配仿真原型系统,并通过实例验证了相关算法的可行性。     

基于ASME RT-2标准的地铁吸能装置设计及仿真验证

为保证列车在发生碰撞时前端次要部位尽可能吸收撞击能量，减小主体结构的碰撞损伤，轨道车辆前端设有吸能结构以提高车辆的被动安全性，保证乘客和司机的安全。首先，对比了国内外不同碰撞标准对于碰撞条件的要求，总结出各标准在撞击场景和撞击障碍物方面规定的异同。其次，选取严苛的ASME RT-2标准作为设计输入条件，设计了两种吸能结构方案，其结构主要包括压溃元件、端梁和角柱等，通过Ls-Dyna对两种方案进行了仿真计算，计算结果表明，两种方案吸收能量均超过1.22 MJ。最后，对其中一种二级压溃吸能结构进行了碰撞试验，验证了仿真计算方法的有效性，验证了该结构能够满足ASME RT-2标准的要求。     

复杂工况下二阶碰撞时间自动紧急制动模型

自动紧急制动是汽车安全行驶的重要保障，也是汽车智能化关键技术研究的重点和难点。针对传统防撞时间（Time To Collision,TTC）模型在复杂工况下，本车与目标车车辆速度接近时易出现无限大的问题导致预警过早或过晚的问题，以四轮独立驱动电动汽车为研究对象，提出一种基于二阶TTC的自动紧急制动模型。将目标车按照场景分为静止、ACC和Cut-in等三种类型，通过二阶TTC计算到可能碰撞时间，并与预设的时间阈值进行对比，力矩分配控制器根据当前输入信息计算得到制动力矩并传给车辆执行机构，车辆根据当前信息进行减速或紧急等辅助措施。利用联合仿真对该紧急制动模型进行了验证，结果表明当目标车存在加速度的情况下，该自动紧急制动模型相较与传统一阶TTC紧急制动模型能够很好地进行制动，防止车辆碰撞，并能有效适应复杂工况。     

复杂工况下二阶碰撞时间自动紧急制动模型

自动紧急制动是汽车安全行驶的重要保障，也是汽车智能化关键技术研究的重点和难点。针对传统防撞时间（Time To Collision,TTC）模型在复杂工况下，本车与目标车车辆速度接近时易出现无限大的问题导致预警过早或过晚的问题，以四轮独立驱动电动汽车为研究对象，提出一种基于二阶TTC的自动紧急制动模型。将目标车按照场景分为静止、ACC和Cut-in等三种类型，通过二阶TTC计算到可能碰撞时间，并与预设的时间阈值进行对比，力矩分配控制器根据当前输入信息计算得到制动力矩并传给车辆执行机构，车辆根据当前信息进行减速或紧急等辅助措施。利用联合仿真对该紧急制动模型进行了验证，结果表明当目标车存在加速度的情况下，该自动紧急制动模型相较与传统一阶TTC紧急制动模型能够很好地进行制动，防止车辆碰撞，并能有效适应复杂工况。     

优化结合二叉树和帧时隙ALOHA的防碰撞算法

分析和比较了现有无线射频识别（RFID）中采用的防碰撞算法存在的问题,提出了一种优化结合二叉树（BT）和帧时隙ALOHA的新的防碰撞算法。提出的算法在阅读器与标签开始通讯时采用帧时隙的ALOHA算法,当有时隙发生碰撞时采用BT算法对其进一步识别。该算法根据曼彻斯特译码得到碰撞位,通过估算一帧中可能出现的碰撞情况,运用数学推导并通过R软件编程计算给出数学期望值。仿真实验显示：提出的算法充分发挥了两种算法的优点,其搜索次数、传输时延、吞吐率等重要指标都明显优于ALOHA算法,尤其是新的防碰撞算法的吞吐率比ALOHA算法提高了近50%。另外,传输负担的减小还使数据传输的安全性有了更高的保障。     

应用模糊控制策略的动平衡装置

介绍了一种应用双偏心齿圈配重的旋转机械在线动平衡装置，并应用模糊控制算法实现了对双偏心齿圈空间位置的精密控制。应用TMS320F240和多传感器融合技术实现了振动量的精确采集和模糊控制算法的实现，模糊控制算法的应用克服了机械传动单元死区误差的影响，使控制系统的鲁棒性得以有效提高。计算机仿真表明控制算法正确，设计方案可行，在某外圆磨床上的实验表明文中设计的硬件系统实现了振动量的在线动平衡控制。     

一种新型RFID动态多叉树查询防碰撞算法

在RFID系统的研究中,防碰撞是一个重要的问题,在很大程度上影响RFID系统的性能。文章基于传统的查询树防碰撞算法,提出了一种新型动态多叉树查询算法。本文提出的算法充分利用曼彻斯特编码可以识别碰撞位的特性,通过碰撞位的分布情况,动态的调整搜索叉树。经仿真表明,该算法有效提高了搜索效率和时隙吞吐率。     

考虑碰撞工况的电动汽车电池箱多目标拓扑优化设计

为实现电池箱的轻量化设计,同时满足电动汽车电池箱碰撞安全性,以某纯电动汽车电池箱为研究对象,对电池箱进行正面碰撞、后面碰撞、左右侧面碰撞工况的仿真分析。最后根据碰撞工况仿真分析结果,基于拓扑优化的原理,采用层次分析法确定静态多工况下最优权重系数,构建出静态多工况刚度和动态特征值的目标函数,利用带权重的折衷规划法和平均特征值法进行电池箱的多目标拓扑优化设计。结果表明:优化后的电池箱在满足碰撞安全性的同时减重26.6%,实现了电池箱轻量化设计。该结构设计可行有效,具有一定的实际应用价值。     

血管介入机器人无线力检测模块设计

力觉信息是血管介入手术中不可或缺的重要因素，极大地影响了手术的精准程度与安全性。针对血管介入机器人设计了一种力检测模块，对导管导丝驱动过程中推进阻力与旋捻扭矩进行测量。通过有限元仿真对设计的弹性体进行静力学分析并确定合适的结构尺寸；将电压信号放大滤波后进行采集，通过蓝牙实现远程无线传输；最后，对力检测模块进行静态标定实验，采用卡尔曼滤波算法对采集信号进行滤波处理。实验结果表明，该力检测模块具有良好的线性度。     

基于PLC的DMC-PID的串级控制算法研究

对传统PID控制和动态矩阵控制(DMC)进行分析,设计了一种基于DMC算法和经典PID算法相结合的串级液位控制算法,并在S7-300 PLC上实现上述控制算法。仿真和实验结果表明,该算法具有较强的自适应性、鲁棒性、跟踪性,控制效果优于传统的PID控制。     

飞机结构静强度试验虚拟装配与干涉检查技术

地面试验是目前航空结构最重要的一种验证手段，为保障复杂杠杆加载系统在飞机大变形下的安全性，对飞机结构试验系统的虚拟装配技术进行了研究，建立了基于XML的虚拟装配模板，研发了可扩展的试验设备模型库，在CATIA平台下实现了试验加载与支持系统的虚拟装配。提出了一种杠杆加载系统运动平衡方程和迭代求解方法，根据飞机结构仿真变形计算得到各加载步加载设备的空间位置，并采用坐标转换实现加载设备在加载过程中的运动模拟，同时对加载运动过程中多加载通道之间、加载系统与支持系统之间进行碰撞检查。算例表明能够发现碰撞干涉问题，为试验设计与实施提供技术支撑，降低试验风险。     

基于MPC的履带车步进行驶控制器设计

针对摊铺后处理履带车人工步进行驶易与摊铺路面发生碰撞,且难以摆正终点的车辆位置的问题,设计了一种基于MPC的履带车步进行驶控制器。该控制器基于四次多项式轨迹规划,规划步进轨迹,依据碰撞约束及终点平稳性设计目标函数;基于四次多项式规划结果,采用非线性MPC算法及线性MPC耦合PID算法进行轨迹跟踪仿真对比。仿真结果表明,控制器满足碰撞约束及轨迹平稳性要求,线性MPC算法实时性及轨迹跟踪效果更好,对提高路面摊铺后处理质量有重要意义。