开放式步行机器人实时控制系统研究

步行机器人对控制系统的实时性、扩展性和通用性提出了较高的要求,控制系统的架构设计至关重要,本文设计和开发了基于Linux RTAI的步行机器人实时运动控制系统。该系统采用基于PC+运动控制卡的结构,即PC+PMAC结构。PMAC运动控制卡具有强大的伺服控制功能,可支持不同厂家的驱动器,具有良好的通用性和扩展性。系统软件采用模块化设计方法,利用标准的C++进行开发,运行Linux RTAI实时操作系统。通过对PMAC驱动的实时改造,使得PC与PMAC的实时通信成为可能,允许PC执行复杂的控制算法,提高了对复杂对象的控制能力。本文还给出了步行机器人软件架构和程序实现机制,根据需要可方便进行扩展。     

基于分数布朗运动的自相似流量判别及生成方法

针对网络流量自相似程度判别方法较少和应用分数布朗运动(FBM)进行自相似流量模拟时可能会产生负值流量等问题,给出一种基于多阶矩的自相似流量判别方法和改进FBM模型的自相似流量模拟方法。首先通过分析样本矩的数学式,在分形矩分析的基础上得到一种多阶矩的自相似判别方法,然后对经典的随机中点置位(RMD)算法进行改进,最后对Bellcore和LBL实验室采集的真实流量数据进行自相似判别和模拟,仿真验证实验结果表明该方法的有效性。     

考虑谐波传动滞后的柔性空间机械臂运动精度

空间机械臂是完成释放、回收卫星以及空间站在轨装配、维修等多种任务的航天器重要维护工具,其末端执行器运动轨迹的精度优劣直接关系到航天工作任务的成败。现有空间机械臂多采用谐波传动作为减速机构,该减速机构会产生运动滞后效应。结合谐波减速器传动滞后模型,基于Rayleigh-Ritz 法给出考虑臂杆柔性与谐波传动运动滞后的动力学方程。提出描述输出误差的精度指标,研究臂杆刚度与滞后相位角对输出精度特性的影响,得到了对空间机械臂工程设计有一定参考意义的结果。     

基于模糊逻辑的两步卡尔曼滤波器设计

在对惯性运动跟踪系统的建模分析中,常采用基于计算机的集中式卡尔曼滤波算法进行数据处理。由于该方法存在算法复杂,处理数据速度慢等问题,难以在嵌入式系统中实现高速运动跟踪,提出一种基于模糊逻辑的自适应两步卡尔曼滤波算法。该方法根据人体不同的运动状态调整卡尔曼滤波器,实验结果证明所提的方法能够更好地估计各个传感器的测量精度,减少了运算量,并在一定程度上提高了滤波器的容错性能。     

基于运动矢量多级分析的视频全局运动估计

基于运动矢量场的视频全局运动估计相较于基于像素的估计方法具有较低的计算复杂度,因而广泛应用于视频分割及视频压缩等领域中。然而噪声和前景目标等外点区域的存在,降低了全局运动估计的准确性。为了提高全局运动估计的准确度,该文提出一种基于运动矢量多级分析的全局运动估计算法,该算法根据局部运动与全局运动的运动特性差异自适应地滤除前景目标区域,由邻域矢量间相似性度量检测出纹理平滑周期区域,最后滤除孤立的噪声区域,由滤波得到的内点区域求解全局运动参数。实验结果表明,该方法能有效地滤除外点区域,提高全局运动估计的准确性。     

液压自由活塞发动机自激振动的控制

以单活塞液压自由活塞发动机活塞运动控制为目标,研究相应的控制方案。基于单活塞液压自由活塞发动机活塞运动系统的理论分析,同时利用样机建立试验测试平台,对活塞运动控制的理论基础、控制回路和控制方法进行研究。通过控制压缩能量的释放时刻可以实现对活塞运动频率的控制。设计出一种新的先导式控制回路及其自由活塞位置反馈调制控制方法。回路实现了对阀组通流能力的充分利用和活塞极限位置的控制。回路循环能量损失的主要来源是节流和泄漏。单活塞液压自由活塞发动机稳定运行充分条件是实现膨胀过程的完整性。     

开放式数控系统软件译码模块的研究及实际开发

在开放式数控系统中,完善译码模块可有效避免实际加工中出现的故障及提高数据存取的效率。通过对基于固高GT400运动控制器的数控系统软件中译码模块工作原理的详细分析,借助Visual C++ 6.0开发工具和MFC类库,设计了一种可编辑的列表控件作为译码模块界面,以实例说明具体实现方案并最终验证了方案的可行性。     

基于混沌优化的数字PID控制器及其应用

为了解决在工业控制中PID参数整定繁琐、控制结果出现大的振荡和超调等问题,提出一种基于混沌变量的数字PID控制器参数优化方案。该方案不仅适用于运动控制中的PID参数整定,还适用于过程控制中的PID参数整定。对柔性机械臂进行运动控制仿真,结果证明：该算法快速有效地实现了PID参数的优化整定;控制结果具有稳定、超调小、响应快、调节时间短的优点,从而实现了对柔性机械臂的PID优化控制。而且在纯滞后系统中也得到了很好的控制效果。     

用于快速块匹配运动估计的自适应十字模式搜索

该文提出了一种新的快速块匹配运动估计算法,即自适应十字模式搜索。它综合了固定模式搜索和空间柑关搜索两方面的优点,与目前很流行的菱形搜索(DS)相比具有较好的性能。     

用聚束SAR对慢速运动目标进行轨迹跟踪和参数估计的方法

针对聚束式合成孔径雷达(SAR)动目标检测的问题,把回波信号进行连续重叠地时域分组,每组信号可以看成是来自一个时域子孔径, 然后在每个子孔径内分别成像。地面固定目标在每幅图像上的成像情况是相同的, 通过彼此相减就可以消去,达到了抑制杂波的目的,而运动目标由于每个时刻的位置都在变化,在每幅图像上的位置是不同的, 从而在相减后剩余下运动目标的图像,把这些图像拼接起来就再现了运动目标的运动轨迹,根据运动轨迹就可以对其运动参数进行估计。该文给出了这个方法的原理推导和具体的检测过程。仿真结果证明了该方法的有效性。