心脏动脉旁路手术中手术辅助机器人的模型跟随控制

为了使非体外循环心脏动脉旁路移植(CABG)手术中的手术辅助机器人能快速、准确地跟踪心脏表面手术点的运动,消除心脏与手术工具的相对运动,提出了心脏运动信号的自适应时变线性回归模型,将对心脏信号的跟踪问题转化为对心脏运动信号模型的运动跟随问题。应用卡尔曼滤波器动态估计手术辅助机器人系统的运动状态,并结合最优跟踪理论实现了基于心脏运动模型的随动跟踪控制。实验结果表明,与以往的相动运动消除算法相比,运用模型跟随控制算法的机器人系统能将相对运动消除能力提高30%,跟踪误差减小0.25 mm。因此,基于心脏运动自适应模型跟随算法能够进一步消除CAGB心脏手术中的相对运动,大大减小了动态跟踪误差。     

一种差速驱动小车曲线行走方法

为了让电磁屏蔽效能自动测试装置能够在屏蔽室中按照已给定的路径运动,设计了一种开环控制的两轮差速驱动小车,对其运动学进行了分析,并采用双圆弧拟合曲线方法使小车实现按照给定曲线行走。通过大量运动实验验证,利用该方法控制小车能保证小车在行进3m范围内横向和纵向的偏差小于30mm,可以满足系统的需要。最后根据实验结果给出了该方法的适用范围,以及进一步减少误差的思路。     

虚拟仪器测量不确定度研究

对虚拟仪器的测量不确定度进行了研究.首先分析了虚拟仪器的结构及工作原理,详细论述了其测量不确定度的来源.着重研究了测量不确定度的评定方法,特别是不确定度分量的估计和合成不确定度的计算.强调了传感器环节带来的不确定度的根本性意义,指出虚拟仪器的B类不确定度必须用标准仪器进行校验.以多次测量取均值测直流电压的实例说明了多次测量取均值会将测量精度大大提高.该方法已经在某低频电参数综合校准设备中应用,验证了其正确性.     

自适应阈值估计的MS模型仿真建模

提出了一种改进的模拟电路多信号模型(MS模型)的仿真建模方法.采用Monte-Carlo方法实现电路的仿真,以获取电路特征的统计数据,利用经验公式法确定Monte-Carlo仿真的分析次数,可以减少仿真时间开销;同时,根据统计数据检验该特征的统计分布情况,再以此为依据采用自适应方法确定该特征的阈值估计区间,从而提高模型精度.最后进行了实例分析,验证了该建模方法的有效性;并从仿真时间与建模精度两个方面进行了性能比对,说明其具有的优势.     

基于在线自校准的宽温高精度信号设计

鉴于绝大多数的高精度信号源工作的温度范围比较窄,受温度影响明显,现设计出一个可以在宽温范围内保证高精度的信号源.为保证信号源可以工作在-20～+60℃这一宽温度范围内,设计中采用了在线自校准技术来对AD进行校准,从而,把温度的影响降到最低.设计的实现表明,利用FPGA与DSP协同工作,采用在线自校准的设计方法,可以保证...     

通用检定设备自检自校系统设计

为了保证计量检定系统本身量值的可靠性和精度,设计并实现了一种通用计量检定设备自检自校系统;首先针对计量检定设备的自检自校中信号转接的要求,设计了自检自校适配器,并介绍了其功能和特点,然后从系统检查(包括功能检查和性能检查)、系统量值传递和参数修正3个方面对自检自校软件系统进行了详细描述;通过实际验证,该自检自校系统能够满足通用计量检定设备的自测试、自校准和量值稳定性检查需求,确保量值传递的准确、可靠。     

克服温度舍入误差影响的恒壁温Nu_x数计算方法

在3种网格(均匀细密网格、均匀稀疏网格、朝壁面方向加密的网格)及2种气-壁温差下,进行了6组圆管内层流气体的恒壁温传热仿真;计算并比较了6组仿真在热充分发展段的Nu值,指出气-壁温差过小、壁面附近的网格过密都会促使仿真软件FLUENT的温度舍入误差影响温度梯度的计算,进而影响Nu_x数的计算精度。根据稳态传热方程与圆管内流体吸收/放出的热量方程,推导了与温度梯度无关的Nu理论公式,结合流体截面平均温度的仿真值(关键在于多温度点平均的方法可以抵消温度舍入误差),计算了换热管不同长度处的Nu值,求解了Nu拟合公式,并采用求导的办法得到了Nu_x计算公式。在3种网格下,该Nu_x公式在热入口段接近根据温度梯度计算的Nu_x数值解,在热充分发展段与理论值(3.658)的最大相对误差分别为1.54%(均匀稀疏网格)、1.88%(朝壁面方向加密的网格)、1.48%(均匀细密网格),克服了温度舍入误差的影响。该Nu_x计算方法不局限于气-壁换热;只要整理出关于Nu数的稳态传热方程,在各种传热工况下本方法都可以推广使用。     

基于信号命令的IVI信号驱动技术研究

提出了基于信号命令的仪器可互换解决方案,定义了信号驱动器的接口规范,按照上述规范实现了基于信号命令的仪器驱动器,实际使用表明该信号驱动器具有很强的扩展能力和仪器可互换性.     

一种气体压力控制方法及应用

气体压力控制具有明显的非线性和不确定性，特别是小流量压力更是难以精确控制，针对这些问题，提出了把智能控制理论应用于气压控制中，以解决非线性和不确定性问题，在执行机构中采用高速开关阀，以实现小流量压力的精确控制，最后通过对所设计的气压控制系统的实验验证，得到了满意的结果。     

动态补偿滤波器的一种设计方法

研究了动态补偿滤波器的设计方法问题，探讨测量噪声对动态测量误差补偿的效果的影响，提出按希望指标设计动态补偿滤波器的方法，以使补偿后的等效系统既具有满足要求的动态性能指标，又对测量噪声具有一定的抑制作用。通过对谐振筒压力传感器设计动态补偿滤波器的实例，证实了本文所提出的设计方法是行之有效的。