基于微型飞行器机载视觉的目标识别与状态估计方法

为了实时获得微型飞行器着陆时与着陆平台的相对位置关系,本文提出了一种基于微型飞行器机载视觉的目标识别与状态估计方法。该方法利用曲面拟合方法获得着陆平台图像边缘的梯度方向和亚像素坐标,并将其作为匹配信息进行相似度运算,匹配成功后再通过运动方程模拟移动平台的运动特性,利用卡尔曼滤波对移动平台下一时刻的位置进行预测。最后进行偏移量的计算,将实验所得的数据通过几何变换可以得出飞行器与着陆平台的相对位置参数。实验结果表明该算法能够实时准确计算出飞行器与视觉着陆标识之间的相对位置关系。     

多层次优化的网格曲面离散样条曲线设计方法

为同时满足鲁棒性、高效性以及广泛适用性等要求,提出一种基于多层次优化的网格域样条曲线设计方法.该方法放松了曲线严格位于曲面的约束,仅将曲线的离散控制点置于流形空间,并采用内点法的思想,运用基于块坐标下降法的全局优化方法进行数值求解,最后借助局部参数化将曲线段映射到网格曲面.在此基础上,文中提出由粗到细的多尺度层次求解策略,不仅能够更为准确地估算离散微分算子,提高求解精度,而且能够减少挪动采样点的计算量,提升求解效率.收敛性分析实验表明,多层次优化方法能够快速收敛,并在多尺度策略下获得更为光滑的结果.和现有的投影法和光顺法相比,该方法效率更高,且在可控性、普适性和鲁棒性上均表现出一定的优势.     

均匀照射赋形反射面天线设计

为提高反射面天线的照射均匀性，利用波束赋形技术设计一款工作在15 GHz的高性能偏置反射面天线.该天线由一个非均匀有理B样条（non-uniform rational B-splines，NURBS）反射面和一个介质棒馈源组成，NURBS反射面通过物理光学法结合Nelder-Mead优化算法来赋形，从而获得理想的天线辐射场.仿真结果表明，赋形后的反射面天线相对旁瓣电平低于-20 dB，增益在-2.7°~2.7°的波束范围内超过20 dBi，且浮动不超过1 dB.该天线具有结构简单、旁瓣低、增益均匀的特点，在卫星通信等领域具有重要作用.     

中心曲面锥型旋流器分离性能的数值模拟

针对普通旋流器所存在的溢流跑粗问题，提出一种带有中心曲面锥的水力旋流器，利用中心曲面锥结构引导内旋流中一部分粗颗粒到外旋流重新参与分离，减少溢流跑粗。通过数值模拟对比分析了中心锥型旋流器和中心曲面锥型旋流器的流场特性和分离性能。对比结果表明，将中心锥改进为中心曲面锥后，中心锥体附近流体的径向速度增大，进一步强化了内旋流中粗颗粒向外旋流的运动，减小了粗颗粒进入溢流的概率；切向速度变大，有利于颗粒的离心分离；轴向速度减小，颗粒分离时间延长，分离更充分；湍动能减小，流场更加稳定。模拟结果显示，与中心锥型旋流器相比，中心曲面锥型旋流器溢流中≥35 μm 颗粒含量相对减小 11.08%，≥35 μm 颗粒的分级效率提高了 4.04 个百分点。     

慢刀伺服车削刀具半径定向补偿的分段逼近求解

复杂曲面的慢刀伺服车削加工过程中，采用刀具法向补偿算法会在各个直线轴产生补偿量，加工法向矢量突变的曲面时，这种算法并非最优，将补偿量只应用于负载较低的直线轴却是更优的选择。提出一种基于线段逼近的刀具半径定向补偿数值求解算法来求解定向刀位点，通过半径细分的策略使法向误差收敛。算法实例验证及与相关算法的对比结果显示，该算法适用于点云构成的曲面或分段曲面的刀具半径补偿。     

基于修正等速运动规律的自由曲面多轴加工刀轴序列优化方法

针对自由曲面多轴加工中起始位置处刀具相对工件速度、加速度不为零导致的一定程度刚性冲击现象,提出了一种基于修正等速运动规律的刀轴序列优化方法,通过控制工件坐标系中决定刀具姿态的两个约束角,使之变化遵循修正等速运动规律,获得了切削行上平稳变化的刀轴序列,避免了由于起始位置处刀具相对工件速度、加速度不为零导致刀具不能精准到达后续加工位置的现象。算例分析表明,该方法能产生平稳且光滑的刀轴序列,可一定程度改善机床运动性能,提高加工表面质量。