考虑万向轮扭转角扰动轮式移动机器人轨迹跟踪

为了研究轮式移动机器人运动过程中万向轮扭转的扰动对其轨迹跟踪的影响,提出了一种考虑前端万向轮摩擦扰动及其质心与几何中心不重合的轨迹跟踪控制方法。首先,建立了考虑万向轮扭转角扰动的轮式移动机器人动力学模型;其次,根据位姿误差模型,采用反步法设计虚拟速度控制器收敛系统位姿误差;然后,结合扰动观测器对机器人行进过程中万向轮扭转所带来的摩擦扰动进行估计,构造出一种基于积分滑模思想的力矩控制器以保证速度追踪;最后,利用Lyapunov稳定性理论对系统的稳定性和渐近收敛进行证明。仿真及实验结果表明,将万向轮摩擦所带来的扰动反馈给动力学控制器,可以减轻控制器的负载。与忽略万向轮扰动的控制方法相比,轮式移动机器人的位置误差最大值的均方根值降低了37.37%,提高了运动系统的稳定性。     

一种自适应混合滤波姿态解算算法

针对低成本惯性测量器件采用基于滤波的姿态解算算法存在精度低、抗干扰性差等问题,提出了一种基于共轭梯度法与互补滤波相融合的自适应参数调节的混合滤波算法.该算法首先利用共轭梯度算法对加速度计和磁力计的数据进行姿态四元数的迭代估算,再通过互补滤波算法将陀螺仪更新的姿态与其进行信息融合,最后根据载体的运动状态自适应调节滤波参数,实现最优姿态估计.为验证所提算法的可行性和抗干扰性,与其他滤波融合算法在移动机器人平台上进行抗磁干扰和抗运动加速度干扰实验.实验结果表明,该算法可以有效地降低磁干扰和运动加速度干扰对姿态角解算的影响,其姿态角解算精度优于传统的梯度下降法、高斯牛顿法和共轭梯度法的滤波融合算法.     

基于在线光度标定的半直接视觉SLAM算法

为解决视觉 SLAM（同时定位与地图创建）算法依赖图像亮度而对光照变化场景敏感的问题,提出一种基于在线光度标定的半直接视觉 SLAM 算法。首先,根据相机成像原理,提出基于光度标定的帧间位姿估计方法,在求解位姿的同时对原始的输入图像进行光度校正。其次,在特征追踪环节采取最近共视关键帧匹配策略,以提升特征点匹配效率。最后,对后端重投影迭代优化策略进行改进,降低光照变化对视觉 SLAM 算法的精度和鲁棒性的影响。在 TUM、EuRoC 数据集上的实验结果表明,本算法的轨迹估计精度优于 LSD-SLAM 和 SVO 2.0 算法,尤其是在中等难度、高难度的数据集序列上。在真实环境测试中,通过对比本算法与激光方法的轨迹估计结果,证明本算法有效提高了传统视觉 SLAM 方法在光照不均匀场景下的定位精度与鲁棒性。     

磨煤机入口一次风混流及均流装置的设计

为了提高燃煤电厂磨煤机入口一次风量测量的准确性,采用CFD数值模拟方法设计了一套适用于紧凑型磨煤机入口一次风道的冷热风混流及均流装置,并通过数值模拟分析了中速磨煤机入口一次风道优化改造前后不同参考截面的速度和温度分布均匀性。结果表明:通过特殊设计的混合整流器、导流板和矩形栅格的组合布置,能够很好地满足风量测量元件对测量截面处流场和温度场均匀性的要求,从而使磨煤机入口一次风量测量的准确性和稳定性得到大幅度提高。     

火电厂锅炉送风流量测量装置的数值研究

为了提高燃煤火电厂锅炉送风流量测量的准确度,解决流量仪表在含尘气流中的堵塞和耐磨等问题,对某电厂锅炉送风管道的弯曲段进行CFD数值模拟,通过采用不同数量导流板布置来探究转弯后的水平直管道的流场分布,同时对设计的多点式风量测量装置的准确度进行数值验证。结果表明:布置合理数量的导流板不仅可以有效改善流场分布均匀性、完全消除涡流或二次流,而且能大幅度减小流动阻力和能量损失;设计的多点式风量测量装置具有很高的测量准确度,测量流量误差在±1%以内。