一种改进的载荷标定试验数据回归算法

全机落震载荷标定试验是为了标定飞机着陆载荷,为设计提供结构改进和优化依据。目前,全世界通用的基于应变测量的载荷方程算法有两种,一种是多元线性回归算法,另一种是神经网络算法。由于多元线性回归算法对样本数量要求较低,因此被广泛应用。通过分析某型机落震试验的数据发现,改进的多元非线性回归比常用的多元线性回归算法有着显著的检验优越性,改进的算法提高了载荷测量的精度,具有一定的工程应用价值。     

超分子作用阻尼材料的动态力学模型修正

为提高飞机起落架载荷实测精度,以支柱式起落架结构为研究对象,探讨处理其载荷标定数据的工程方法。首先,对实际受载情况和单向加载工况标定数据的分析,挖掘出三向载荷、缓冲支柱压缩行程与应变码值间的数学关系,将预测的数学关系代入到多向工况的标定数据中,验证了它们的准确性;其次,根据两种标定数据回归方法,提出了对应使用的支柱式起落架载荷-应变标定方程的数学模型;最后,将两种标定方程代回到标定数据中,计算起落架三向载荷,所有反算载荷的误差均在可控范围内,表明标定方程满足精度要求。将标定方程代入实测数据中,实测曲线符合变化规律。该处理方法的应用能有力提高支柱式起落架的起飞-着陆载荷实测和载荷谱编制的准确度。     

基于BP神经网络的三角机翼飞行载荷模型研究

针对三角机翼结构设计复杂、传力路径多和大载荷引起结构非线性等因素,采用BP神经网络方法建立飞行载荷模型。通过地面静力试验,利用某型三角机翼载荷标定试验数据,建立机翼根部剪力和弯矩的载荷模型,并对多个校验工况进行验证。经与多元线性回归载荷预测结果对比分析,结果显示,BP神经网络模型预测误差都在3%以内,特别对于剪力,BP神经网络预测误差明显小于多元线性回归,表明BP神经网络可作为测量三角机翼飞行载荷的一种更加有效的工程方法。     

采用简化Brown模型及改进BFGS法的相机自标定

为了精确地反映相机的几何成像关系,本文基于简化的Brown模型和改进的BFGS(Broyden-Fletcher-GoldfarbShanno)算法提出了一种相机自标定方法。该方法首先将线性模型和畸变模型拟合为非线性模型,通过线性模型的基本矩阵约束非线性模型参数得到约束方程;然后,提出了适用于非线性内参数约束方程的基于新拟牛顿方程的改进BFGS算法并求解了方程内参数。利用提出的模型和算法,该标定方法能够在较少的迭代次数和有噪声条件下保证标定结果的精度和鲁棒性。有、无噪声情况下的收敛性分析和鲁棒性分析显示:在噪声不大于±3pixel的情况下,迭代10次即能保证重投影误差小于0.4pixel。通过标定相机内参数并计算重投影误差进行了真实图像实验,结果表明:标定精度误差小于0.06%,重投影误差为0.35pixel,验证了提出方法的有效性。该方法适用于计算机视觉领域中的图像处理,模式分类和场景分析等。     

基于机器视觉检测的摄像机快速标定与误差分析

为了提高引线键合机中机器视觉检测子系统中的测量精度和效率,必须对摄像机镜头进行畸变矫正,提出一种基于畸变矫正的摄像机快速标定算法并对该算法的误差进行分析。该算法采用一阶径向畸变模型进行摄像机标定,算法中将复杂的非线性问题转化为线性问题进行参数求解,并且逆向求解了标定块上的空间特征点坐标,进而计算误差。试验验证,标定误差精度为4.26‰,减少了算法的时间复杂度,并且更准确的计算误差,同时本套算法还可用于其它有图像畸变的场合进行误差评定,因此具有较高的实用价值。     

基于混合群智能优化的机器人立体视觉标定

准确的立体视觉模型是机器人高精密视觉定位的基础,而传统的单一非线性优化算法难以实现稳定和高精度的机器人立体视觉标定。结合遗传算法全局搜索能力强和粒子群算法局部搜索能力强的特点,提出了一种基于混合群智能优化的机器人立体视觉三步标定方法。针对非线性视觉模型,标定第一步和第二步分别对两个摄像机模型单独作线性初值求解和初次非线性优化,第三步对双目立体视觉模型作联合非线性优化,直接线性变换、遗传算法、粒子群算法分别作用于标定的三个步骤,每一步计算的结果被用作下一步的初始化。仿真试验分析与实际试验结果表明,相对于传统的优化标定方法和使用单一群智能优化算法的标定方法,该方法在噪声环境下具有更高的准确性和鲁棒性,能够更好满足机器人精密视觉操作的需求。     

航空发动机推力销水平推力校准试验技术研究

为了得到航空发动机推力与推力销应变输出之间的线性关系,利用自行研制的载荷标定试验设备,对推力销的推力进行了校准试验.分别利用剪力应变桥和弯矩应变桥的改装测试方式,通过施加不同的水平推力对推力销的应变输出进行测量,得到推力销应变计输出与载荷的关系,即可得到载荷标定方程.通过数据处理与线性拟合的结果表明,两种应变测量方法均具有良好的线性度和重复性,均可用于航空发动机车台试验的推力测量.     

支柱式起落架载荷标定数据工程处理方法

为提高飞机起落架载荷实测精度,以支柱式起落架结构为研究对象,探讨处理其载荷标定数据的工程方法。首先,对实际受载情况和单向加载工况标定数据的分析,挖掘出三向载荷、缓冲支柱压缩行程与应变码值间的数学关系,将预测的数学关系代入到多向工况的标定数据中,验证了它们的准确性;其次,根据两种标定数据回归方法,提出了对应使用的支柱式起落架载荷-应变标定方程的数学模型;最后,将两种标定方程代回到标定数据中,计算起落架三向载荷,所有反算载荷的误差均在可控范围内,表明标定方程满足精度要求。将标定方程代入实测数据中,实测曲线符合变化规律。该处理方法的应用能有力提高支柱式起落架的起飞-着陆载荷实测和载荷谱编制的准确度。     

用于三维变形测量的数字图像相关系统

针对材料力学实验中的三维变形测量,提出并实现了一种基于双目立体视觉、摄影测量术和数字图像相关法的便携式三维变形测量系统。研究了该系统涉及的双目摄像机标定,图像相关算法,三维重建,以及三维位移、应变计算等关键技术。提出了一种基于摄影测量术的摄像机标定算法,该算法采用10参数镜头畸变模型,不需要高精度标定板即可实现摄像机的高精度标定。利用最小二乘非线性优化算法实现了数字图像的高精度匹配,针对非线性优化初值难求的问题,提出了一种基于种子点的初值计算方法,为非线性优化提供了可靠的初值。最后,介绍了三维重建以及计算三维位移、三维应变的方法。实验结果表明,标定结果的重投影误差为0.03 pixel,图像匹配的误差约为0.02 pixel,静态外形及位移的测量精度为0.05%,应变的测量精度优于0.5%。与传统的测量方法相比,本文提出的系统可以更准确、全面、直观地实现对位移场、应变场的测量。     

基于降阶模型的弹塑性瞬态响应求解

结合塑性力学理论和模态综合技术,提出一种快速分析柔性结构在冲击载荷下的弹塑性瞬态响应的求解方法。该方法基于"伪力"思想,通过引入预测参数将弹塑性变形导致的非线性特征近似等效为一具有力量纲的外载荷,并置于控制方程右边保持方程左边线性,而后采用模态综合技术建立原系统的降阶模型,并给出相关方程的求解方法。经此变换后,用于建立降阶模型的模态变换矩阵只需计算一次,且在整个响应计算过程中保持不变,有效地提高了计算效率。通过计算柔性简支梁在谐振载荷和碰撞载荷下的弹塑性响应,并与全模型的计算结果对比,验证了该方法求解柔性结构弹塑性瞬态响应的准确性和高效性。     

机器视觉中的摄像机标定技术研究

机器视觉中在对景物进行定量分析或对物体精确定位时,都需要进行摄像机标定,即准确确定其内部和外部参数。寻找快速有效的摄像机标定计算方法是机器视觉中的重要问题。分析了带有透镜径向的一阶畸变的摄像机模型,利用RAC标定提出一种求解其参数的标定计算方法,标定过程每一步都用线性求解,避免了非线性优化中的不稳定性。试验证明,该标定方法操作简便,标定精度高。     

基于改进应变能密度法的电动轮自卸车车架焊缝疲劳寿命预测

针对复杂载荷作用下焊接结构应力应变响应出现非完全封闭而交叉的现象,考虑封闭环以外的塑性应变能密度,提出了一种改进的应变能密度计算方法。通过设计制作对接接头试验试件,开展了焊接接头机械性能和疲劳试验研究,获取了Ramberg|Osgood方程参量并构建了基于总应变能密度的疲劳损伤模型。建立了电动轮自卸车车架有限元模型,开展了车架焊缝多载荷步非线性有限元分析。结合新方法和数值模拟得到的应力应变响应计算危险点各应变能密度,依据拟合的疲劳损伤模型进行寿命预测,计算结果与实际失效位置和开裂时间吻合较好。     

超精密二维工作台自标定技术研究

基于刚性运动方程和非线性最优化方法提出了一种超精密二维工作台自标定模型,研究了随机测量误差在自标定过程中的传递特性,在此基础上提出了超精密二维工作台自标定算法。给出了一个应用实例,验证了该算法的可行性和有效性。     

Rolls-Royce发动机基线挖掘方法

采用基于核函数的多元非线性回归分析方法,对Rolls-Royce公司的发动机基线方程进行了求解,建立了标准化过程中的核函数和性能参数的偏差值模型.把厂家系统计算出的偏差值作为目标值,其他相关参数的测量值作为输入,采用高斯牛顿迭代法对该多元非线性方程组进行回归分析,能够迅速收敛,准确地求解出模型未知系数,经整理可得出准确的基线方程.通过比较自主基线求解的偏差值与厂家系统求解的偏差值可知,采用上述基线挖掘方法得到的基线方程模型精度能够满足实际应用的要求.     

基于试验的复杂精密机构装调模型研究

针对面向动态特性的某精密执行机构的装调问题,在该机构精确的动态方程建立困难的情况下,建立了基于试验数据的多输入单输出的精密装调系统模型,对模型分别进行线性和非线性回归分析,结果显示非线性回归模型与技师经验有较好的符合性,该研究成果对装配技师的实际装调效率有明显提高作用.     

橡胶结构有限元分析收敛问题的对策

针对橡胶结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性三种典型综合非线性有限元分析收敛性问题的难点,结合对Yx橡胶密封圈平面应变有限元模型的有限元分析,重点从高阶低阶单元的应用、网格密度、接触刚度及接触算法、载荷步与载荷子步几个方面对非线性计算收敛性的影响进行了讨论论证,为解决和提高计算收敛性给出了一些相应的对策。所述对策能有效改善橡胶结构非线性有限元计算收敛性,并且也部分适用于其他类型的非线性有限元问题的求解设置中。     

强耦合结构动载荷识别方法

以高速列车转向架构架为研究对象对强耦合结构的动载荷识别方法进行了研究.分析构架的结构特点及载荷系分布,以齿轮箱载荷识别为例通过加载齿轮箱载荷工况及干扰载荷工况获得强耦合边界测点的应变响应,通过三次样条空间插值的方法分别获得了三种工况下的强耦合区域内部的应变分布,将两种干扰载荷工况应变等高线交叉为零的点选为齿轮箱载荷识别测点,通过逐级加载的"载荷-应变"传递系数标定试验获得了标定散点,通过对散点进行回归分析获得最终的齿轮箱载荷系"载荷-应变"传递系数从而完成了载荷识别.通过线路实测获得了齿轮箱载荷系的时域数据,利用短时傅里叶变换得到了齿轮箱载荷系的时频图及频谱图,通过频域分析验证了该载荷解耦方法的有效性.     

有起落架布置的双三角翼载荷测试技术研究

针对起落架布置在机翼上从而很难实现对机翼根部切面载荷测试的问题,结合某型飞机全机载荷测试项目,分析研究了该型机翼的结构特点,并设计机翼根部弯矩、剪力、扭矩测试应变电桥。考虑到外场无承力结构可作为约束载荷点的试验条件,提出全机自平衡多点协调加载标定模型,得到了较准确的载荷标定数据。同时对标定试验数据进行多元回归分析,建立了载荷标定方程,并通过校验工况对载荷标定方程进行了误差分析,大载荷下的误差均不超过5%,可满足一般的工程要求。最后经飞行实测验证,得到了该类机翼根部切面准确的载荷-时间历程。该技术可以运用到有起落架布置的机翼载荷外场测试上,对起落架以内的切面载荷测试可作为通用方法使用。     

起落架载荷测量与标定试验研究

以飞机主起落架为例，探讨结构部件载荷标定试验的力学模型，通过结构部件直接进行应变桥路传感器设计和标定加载试验的现场实施以及对试验数据的分析处理，建立以飞机起落架为例的载荷输入与应变输出关系方程，以此获得起落架在实际工作过程中的载荷－时间历程，为其寿命估算、可靠性设计和结构优化等提供重要依据。     

基于力密度方法的NURBS曲线和曲面变形框架

提出基于力密度方法的统一求解策略,实现NURBS曲线和曲面的精确变形.将控制网格类比为空间索网结构,分别建立外载荷变化最小、外载荷最小、杆阻尼长度最小和节点位移最小等四种表达不同几何和物理意义的最小化模型来驱动变形,并以控制顶点在变形前后的位移为变量,建立统一表达的目标函数方程,便于多个最小化模型组合使用,满足特定的变形需要.由于目标函数的二次性以及约束的线性化处理,优化问题可以通过Lagrange乘子法转化为线性问题进行求解.在计算中引入目标函数快速求解算法,使变形设计可以满足实时交互操作的需要.应用实例表明,该算法可以应用于细节特征设计和反求建模等复杂曲面造型.