基于单目运动摄像机的三维物体运动参数估计

针对单目视觉监测系统摄像机和目标物体同时运动时,如何有效测量物体三维运动参数的难题,提出一种基于单目序列图像对插入虚拟视点的算法确定运动物体位姿及运动参数的方法。动摄像机连续采集运动物体的图像序列,根据摄影几何原理对摄像机和运动物体进行分析,结合本质矩阵的特性,估算空间物体运动参数。实验结果表明,该方法能够在为摄像机与目标物体同时运动的情况下,有效地估测出物体三维运动参数,且该方法简单有效,具有较高的精确度和准确性。     

常值径向推力加速度下航天器轨道运动特性研究

文章研究了航天器在常值连续径向推力加速度作用下的运动特性。首先,基于非开普勒轨道理论,在惯性坐标系中建立了连续推力作用下航天器的动力学模型,经过推导和分析得了出在常值径向推力加速度下轨道动量矩仍保持常值,但其能量发生变化的结论。同时针对初始轨道是椭圆轨道的一般情况,分析了航天器在连续常值径向推力作用下环绕地球运动的条件,推导给出了求解逃逸点临界加速度的方程组。最后,对椭圆初始轨道和圆初始轨道的情况分别进行了分析和求解,并以仿真曲线的形式给出了不同常值加速度下轨道变化特性以及逃逸点临界加速度随轨道参数变化的特性,为机动轨道设计提供了理论参考。     

基于Pro/E的曲柄活塞机构的运动仿真分析

基于Pro/E软件的建模和仿真模块,构建曲柄滑块机构的机械模型,并进行运动仿真。结合机械原理,对曲柄活塞机构的运动进行研究;并从理论角度运用数理方法建立运动方程,借助MATLAB函数编辑器绘制函数曲线。对比两者结果表明,运用Pro/E进行模拟比用数值理论方法更具优越性。     

基于人体图模型和背景减除的姿势估计

自然场景或电视剧中的人物,其姿势、背景、轮廓、大小总是不断发生变化,人体姿势估计是计算机视觉中具有挑战性的课题之一。针对静态图像中的人体姿态估计容易受背景的影响而又没有合适的背景提取方法,先大致确定人体范围,将调整的检测框的大小作为grabcut的输入,利用grabcut的分割结果确定出人所在的前景,进一步利用图像的边缘信息和区域信息推断出人体的姿势,最后通过实验证明了该方法的有效性。     

仿真机器人足球比赛中的射门策略

针对机器人足球传统射门策略存在射门成功率不高的情形,对FIRA机器人足球五对五仿真平台(SimuroSot 5vs5)中实体的运动规律进行了分析,提出了预测法射门策略.首先建立了机器人的变速运动模型和球在碰撞之后的运动模型,然后根据这些运动模型,实时地对机器人和球的速度及位置进行分析预测,寻找对方守门员的死角,确定最佳的射门区域.通过仿真实验,预测法射门策略与多人协作射门策略、死角法射门策略、基于艾米特插值(Her mite)曲线射门策略相比,明显提高射门的成功率和比赛进球数.     

泥石流粗大颗粒物质运动过程的数值模型

山区泥石流中粗大颗粒物质的运动、堆积和再启动等过程对泥石流灾害的形成具有特殊的意义.将成分复杂的泥石流体划分为连续性的水沙混合流浆体和随机分布在浆体中粗大固体物质,基于角动量、动量守恒原理,通过分析泥石流流场中的颗粒间、颗粒和泥石流浆体间、颗粒和床面间的复杂作用力,建立了适用于模拟泥石流中大颗粒运动的模型方程.将模型应用于舟曲三眼峪泥石流模拟,计算结果表明:模拟结果较好反映了泥石流粗大颗粒物质的运动和停淤现象.该模型可为分析大颗粒物质对泥石流灾害形成的分析提供借鉴.     

基于仿真规则与智能优化的水库多目标调控模型及其应用

为解决多个用户的用水竞争矛盾,改变经济社会用水长期挤占生态环境用水的不合理现状,把水库下游的河流生态系统作为一个独立用水户,进而按照水库用水户的优先级,制定水库分区供水调度仿真规则;为解决水库调度方案的最优性与可操作性的统一问题,构建多用户供水保证率最大化且尽可能均衡的水库优化调度模型目标函数;在此基础上建立了基于仿真规则与智能优化的水库多目标调控模型。以潘家口水库为例,计算了现状供水规模下的水库调度方案,绘制了水库多用户分区供水调度图。结果表明:本文模型有效,提出的水库分区调度方案较之现行调度,可在不降低兴利和防洪效益的前提下,显著提高水库下游河道生态系统的供水保证率。     

保证闭环系统鲁棒稳定性的干扰观测器系统性设计方法

研究带有干扰观测器(Disturbance observer,DOB)的反馈控制系统对模型不确定性鲁棒稳定的充分条件,在此基础上,选取满足此充分条件的加权函数,使得标准H∞干扰观测器设计方法保证对受控对象参数变化的鲁棒稳定性.提出了在H∞干扰观测器设计中兼顾鲁棒性设计指标和结构约束的频率加权函数的选取方法.利用加权函数选取的自由度,在干扰观测器低通滤波器设计中,实现Q—滤波器在截止频率上的高峰幅度与干扰抑制性能之间的最佳折中,使得干扰观测器在满足其幅度指标的条件下,具有最优干扰抑制性能.实验结果表明该方法保证了闭环反馈系统的鲁棒稳定性,同时,具有实现其他设计指标的自由度.     

水雷出水模型突变的控制方法

水雷水下发射攻击水上目标时出水瞬间数学模型发生突变, 严重影响水雷出 水的稳定性和打击概率, 对这一过程设计了滑模变结构单控制器和组合控制 器.利用微分几何的输入输出反馈线性化方法将非线性系统进行了线性化, 并利用变结构控制策略及趋近律算法设计了姿态跟踪闭环控制系统, 计算简便, 易于实现.对两种控制器的优劣性进行了比较, 通过数字仿真表明所设 计的控制系统可以适用于水下攻击目标出水突变过程, 并对系统参数摄动具 有较强的鲁棒性.     

Kinematic analysis of 3SPS+1PS bionic parallel test platform for hip joint simulator based on unit quaternion

As a novel parallel hip joint simulator, the 3SPS+1PS bionic parallel test platform with 4 degrees of freedom including three rotations and one translation is proposed. SPS denotes the spherical-prismatic-spherical leg and PS denotes the prismatic-spherical leg where only the prismatic joint is actuated and hence underlined. By means of the unit quaternion method, the formulae for solving the inverse/forward displacement, the inverse/forward velocity and the inverse/forward acceleration kinematics are derived. Using the unit quaternion to represent the position and orientation of a moving platform, singularities caused by Euler angles can be avoided. Combining the topological structure characteristics of the 3SPS+1PS bionic parallel test platform and letting the three-dimensional (3-D) motion of a human hip joint as its output movement, the displacement trajectories of three active legs are constructed based on the inverse displacement kinematics. The forward kinematic tests whose data are recorded by a 3-D orientation capture system are carried out on the developed parallel hip joint simulator. Moreover, the results of the forward kinematic tests prove that the 3SPS+1PS bionic parallel test platform can approximately represent human hip joint motion and provide more reliable experimental data for hip joint prostheses in clinical application.