基于改进梯度投影算法的移动机械臂轨迹规划研究

移动机械臂由移动平台和机械臂构成,是一种典型的冗余机械臂系统。其运动学和轨迹规划问题是研究热点。梯度投影法是求解该问题的一类常用算法,其应用难点主要集中在比例因子的选取上。极值法通过最优化方法求解比例因子,将比例因子作为目标函数,并基于关节速度极限、可优化度等设计约束条件。针对极值法存在使关节加速度超限的问题,提出一种考虑关节加速度约束的新算法,并通过仿真对比验证该算法的有效性。     

微型磁阻式电子罗盘的设计及罗差补偿方法的研究

阐述了磁阻式电子罗盘的工作原理及航向测量方法,并介绍了以霍尼韦尔公司的三轴磁阻传感器HMC1043、美国飞思卡尔半导体公司的三轴加速度计MMA7260及C8051F121单片机为核心设计的三轴磁阻式电子罗盘硬件电路;同时对电子罗盘误差形成原因进行分析,采用基于椭圆拟合的两种不同误差补偿方法对罗差进行补偿;详细分析了每种算法的工作原理,根据现场试验数据对实验结果进行分析验证并得出结论;实验结果表明,补偿后的三轴磁阻式电子罗盘的航向角、俯仰角及滚转角的误差在1°以内,基本达到预期目标,误差补偿效果较好.     

基于改进A*算法和lattice算法的路径规划方法

针对A*算法缺乏动态性、不够平滑、计算量大,且不满足具体的非完整约束等问题,提出一种融合改进A*算法和lattice算法的路径规划方法.一方面消除传统A*算法中的冗余点,同时考虑物体的方向属性和实际运动约束,优化启发式函数最终生成全局路径.另一方面lattice根据改进A*算法生成的全局路径作为参考线,采样并结合障碍物信息和其他代价信息选出平滑的、无障碍的包含位置、移动速度、移动加速度等信息的局部轨迹.使用栅格地图进行车辆路径规划的实验仿真,该算法能够兼顾全局与局部,快速规划出一条平滑且满足车辆非完整性约束的运动路径.     

启发式RRT算法的AGV路径规划

在实际应用中,B-RRT*算法规划的路径存在着转折次数多、路线不平滑、路线贴合障碍物和最大转角过大等不符合车辆运动学的问题。为了获得适用于自动导引小车(Automatic Guided Vehicle,AGV)的优化路径,通过使用Reeds-Shepp曲线进行预处理以解决车辆在目标点朝向的问题。此外,提出启发式滑动窗口采样减少B-RRT*算法随机采样所带来的误差,并将车辆运动学约束加入到重选父节点和重布随机树的过程,使用贝塞尔曲线对所规划的路径进行平滑处理。实验结果表明:在规划相同路径上,改进B-RRT*算法规划的路径能够有效地解决上述算法存在的最大转角不合理、路径靠近障碍物、路径不平滑和不符合车辆运动学等问题。     

基于邻域拓展的静态路径规划A*算法研究

为了解决传统的A*算法搜索自由度低,规划出的路径长度长且转角大的问题,提出了一种改进的A*算法.改进算法将传统的8邻域搜索拓展到24邻域,并利用引导向量优化邻域数量,提升搜索效率;采用路径平滑算法消除路径中的冗余节点,优化平滑路径.在不同障碍率、不同栅格地图等12种模拟场景下的100次有效实验与真实地图下的20次有效实...     

基于双离心机的加速度计动态校准装置

加速度计动态校准装置基于双离心机原理,通过主离心机和从离心机的同时旋转产生动态线加速度,从而实现对加速度计的动态校准.介绍了加速度计动态校准装置的工作原理,建立了其复现加速度的幅值数学模型,针对在大过载条件下从离心机精密旋转问题,设计了从离心机的结构形式和控制方案,并对校准设备所复现加速度的幅值不确定度进行了分析和试验验证,试验结果表明该装置复现动态加速度幅值测量不确定度优于0.2％.     

基于定向A*算法的多无人机同时集结分步策略

设计一种基于定向A*算法的多无人机同时集结分步策略.首先,提出一种定向A*算法,将无人机最大俯仰角与偏航角作为A*算法搜索约束,从而缩小节点扩展区域,并通过循环寻优规避“死区”点,进而产生平滑可飞的预规划航迹;其次,论述了补偿航程差的变步长多点搜索、三维盘旋机动、虚拟威胁等分步再规划算法,使得多无人机同时集结于目标点附近.仿真结果表明,所提出的算法能够有效完成多无人机同时集结任务.     

基于IGWO-GRNN的室内3D定位算法

为解决基于相对位置的定位算法易受环境干扰,定位精度不高的问题,提出一种基于改进灰狼算法-广义回归神经网络(IGWO-GRNN)的室内3D定位算法.利用GRNN建立3D定位模型,通过IGWO优化平滑因子,将待测节点与信标节点间的信号强度值作为神经网络的输入,神经网络的输出即为待测节点的真实三维坐标.将仿真结果与其它算法进行比较,验证了所提算法的定位精度与收敛速度均优于其它算法.     

航空装备高动态大型离心机研制

为开展飞行员航空防护救生装备在飞机稳态和动态加速度环境下的适应性、结构性能以及动态性能的验证,研制了国产首台高动态航空装备单臂式大型离心机.采用盒式梁整体结构设计了转臂臂架,实现了刚度强度性能与转动惯量的最优化结合;采用小回差减速机间接驱动方式以及多模态组合控制方式,实现了高精度、快速响应的驱动控制;设计了三轴滚转吊舱和自由摆动吊舱,使离心机既具备物体试验的能力,又具有航空航天载人离心机的基本功能.试验应用表明,离心机工作稳定可靠,为装备研制提供了一种重要的性能验证手段.     

NURBS曲线实时插补中的速度规划算法

大多数现有的NURBS曲线实时插补算法并未考虑速度方向的变化给各运动轴带来的影响,这会导致加工过程中单轴速度的剧烈变化.提出一种能保证各运动轴平稳运行的速度规划算法,它在满足精度要求的前提下,通过控制切向加速度和加加速度进行速度平滑,并根据各运动轴的当前速度和机床的实际性能再次调节进给速度,保证了机床的平稳运行.模拟实验证实了该算法的有效性.     

Optimal motion cueing for 5-DOF motion simulations via a 3-DOF motion simulator

This study presents a novel motion-cueing strategy, which is applied to a motion simulator with three rotational degrees of freedom (DOF) to perform the roll, pitch, yaw, surge, and sway motions by using an online optimization algorithm. The weighting functions are adaptively tuned in each step, and the optimal Euler angles are obtained analytically. This motion-cueing algorithm is efficient since it requires no recursive search on the optimal solution. Experiments demonstrating the validity of the 5-DOF motion simulation are also included.     

基于深度学习的三维点云头部姿态估计

快速、可靠的头部姿态估计算法是高级人脸分析任务的基础。为了解决现有算法存在的光照变化、遮挡、姿态尺度较大等问题,提出一种新的深度学习框架HPENet。该网络以点云数据为输入,首先通过最远点采样算法提取点云结构中的特征点,以特征点为球心,将不同半径的球体内的点构成多个分组,用于后续的特征描述;然后采用多层感知器和最大池化层实现点云的特征提取,提取的特征通过全连接层输出预测的头部姿态。为了验证HPENet的有效性,在公共数据集Biwi Kinect Head Pose上进行测试。实验结果显示,HPENet在俯仰角、侧倾角和偏航角上的误差分别为2.3°、1.5°、2.4°,平均每帧的时间消耗为8 ms。与其他优秀算法相比,所提方法在准确度和计算的复杂度方面都具有更好的性能。     

一种适用于多机器人搜索动态目标的改进粒子群算法

粒子群算法引导机器人搜索跟踪动态目标时,在迭代后期易出现收敛停滞现象。为了改善上述情况,本文提出了结合牛顿法的改进粒子群算法。为了结合粒子群算法与牛顿法,我们在算法中引入了马尔科夫链,这使得机器人在每一次迭代时以一定的概率随机选择牛顿法或粒子群算法搜索跟踪目标。为了模拟机器人搜索动态目标的真实环境,本文还利用了通信项使机器人以一定的方式努力与基站保持通信,用来实时更新目标信息。仿真结果表明,改进的粒子群算法能有效的寻找并跟踪动态目标。     

基于ADIS16354的姿态角传感器设计

介绍了ADIS16354器件(陀螺仪和加速度计集成传感器)的基本功能;利用TMS320F2812 DSP搭建了一个硬件平台并通过SPI接口完成对ADIS16354的控制、数据采集和状态查询;结合捷联惯性导航系统姿态解算算法及DSP快速解算的特点实现了载体的俯仰角和倾斜角的测量;编写上位机程序实现对ADIS16354的配置和解算结果的实时显示。在无磁转台上进行了静态和动态条件下的测试,结果表明:该姿态角传感器具有较高的角度稳定度(陀螺漂移率小于0.02°/s)和准确度,抗磁干扰能力强,可广泛用于在工业自动化、导航定位、航空航天等场合。     

Determination of satellite nadir and azimuth angles for a tilting sensor

The procedure for the determination of satellite nadir and azimuth angles has beenverifiedusing the Coastal Zone Color Scanner (CZCS) geolocation algorithm formulated by Wilson and co-workers in 1981. The error involved in the determination of satellite nadir and azimuth angles for positive and negative tilt of the mirror using the above method is discussed. A simple method to determine nadir and azimuth angles for a tilting mirror is proposed. The nadir and azimuth angles after roll, pitch and yaw of the satellite are presented.     

Recursive Identification Methods for Multivariate Output-error Moving Average Systems Using the Auxiliary Model

This paper studies the parameter identification problems of multivariate output-error moving average systems. An auxiliary model based extended stochastic gradient algorithm and based recursive extended least squares algorithm are proposed for estimating the parameters of the multivariate output-error moving average systems. By using the multi-innovation identification theory, an auxiliary model based multi-innovation extended stochastic gradient algorithm is derived for improving the parameter estimation accuracy. Finally, the simulation results indicate that the proposed algorithms can work well.     

Optimization of metal-forming process via a hybrid intelligent optimization technique

In recent years, finite element simulation has been increasingly combined with optimization techniques and applied to optimization of various metal-forming processes. The robustness and efficiency of process optimization are critical factors to obtain ideal results, especially for those complicated metal-forming processes. Gradient-based optimization algorithms are subject to mathematical restrictions of discontinuous searching space, while nongradient optimization algorithms often lead to excessive computation time. This paper presents a novel intelligent optimization approach that integrates machine learning and optimization techniques. An intelligent gradient-based optimization scheme and an intelligent response surface methodology are proposed, respectively. By machine learning based on the rough set algorithm, initial total design space can be reduced to self-continuous hypercubes as effective searching spaces. Then optimization algorithms can be implemented more effectively to find optimal design results. An extrusion forging process and a U channel roll forming process are studied as application samples and the effectiveness of the proposed approach is verified.     

独轮机器人的建模与自抗扰控制算法

独轮机器人前后平衡由一车轮保持并驱动其前后运动, 侧向平衡则由一基于空气阻力的风轮保持, 以此结构为被控对象建立该系统动力学模型. 以一种非线性的控制方法—–自抗扰控制方法控制其平衡运动, 在系统的纵向和侧向上分别设计一个自抗扰控制器, 系统的内扰和外扰被视为自抗扰控制器的总扰动. 以PID 控制方法作对比实验, 仿真结果表明了自抗扰控制算法的强鲁棒性和有效性.

     

基于iSIGHT平台的倾斜冲击射流传热特性优化

为了研究和优化半封闭倾斜射流中击移动平板的传热性能,采用iSIGHT与CFD软件的联合仿真,根据多岛遗传算法动态调整射流角度和平板移动速度,进行狭缝湍流冲击射流的数值模拟.结果表明,平板表面的传热效果主要是由板速决定的,低速时高角度下的平板表面的平均努塞尔数较高;初始设计时流场左侧的回流区和二次回流区消失,优化后的流场结构得到改善,移动平板表面的平均努塞尔数比初始设计结果提高7.62％,热传导更加均匀.     

基于Metropolis遗传算法的并联机器人结构优化设计

以六自由度Stewart并联机器人的灵巧度为目标函数,以设计空间、每条支腿的最大最小长度之比和虎克铰、球铰的极限摆角为约束条件建立了结构优化模型．将模拟退火算法中的Metropolis准则引入到实值编码遗传算法的选择操作中,产生了Metropolis遗传算法,采用该算法进行了并联机器人结构优化问题的求解．通过与采用标准遗传算法得出的结果比较,证实了Metropolis遗传算法在并联机器人结构优化设计中的有效性和优越性．