大尺寸箭弹质量特性测量过程中位姿标定方法研究

为提高大尺寸箭弹质量特性的测量精度,对产品测量位姿的标定方法进行了研究。建立测量设备运动学模型,在模型基础上分析了测量位姿误差对测量结果的影响。阐述了基于运动学原理的标定方法和标定步骤,并对标定模型中参数进行分析和分类,将神经网络与运动学相结合进行位姿的标定。实验结果表明,采用运动学方法标定位姿后将质心测量误差减小到原来的10%,转动惯量和惯性积测量误差减小到原来的90%和23%;而采用神经网络与运动学相结合的方法标定位姿后,质心测量误差减小为原来的7%,转动惯量和惯性积测量误差减小为原来的45%和15%.     

反正切函数的CORDIC 算法及其FPGA 实现

为解决传统的反三角函数求解方法存在速度低、精度低和不方便实现的问题,提出一种基于FPGA 控制 器实现运动平台的运动学逆解算法。根据CORDIC 算法原理,以圆周坐标系统的旋转模式和向量化模式为例进行理 论分析,构建基于NiosⅡ软核处理器的SOPC 系统架构,利用C 语言编写逆向运动学求解模块,并通过ModelSim 仿真软件对逆向运动学理论进行仿真验证。测试结果表明,采用FPGA 实现运动平台的逆向运动学求解算法是正 确的。     

并联式自动加注机器人运动学标定

为解决并联式自动加注机器人在高精度运动学逆解建模的问题,以并联式自动加注机器人为对象,对其 运动学标定进行研究。采用矢量微分法建立位姿误差模型,对各误差源对动平台末端位姿的影响规律进行分析,寻 找合适的标定位置,并以位姿均方根误差最小为目标函数,使用粒子群算法对神经网络结构进行优化,最后通过仿 真试验对其进行验证。仿真结果表明：该方法能有效提高并联式自动加注机器人的精度,为后续实验应用提供了理 论依据。     

动态平台固连目标质心测量方法

利用4台GPS接收机按照正锥形进行布置,在基线长度的约束条件下测量某种特殊物体在运动载体上的质心位置参数,利用约束条件下的网平差技术,精确测量动态平台上的固连物体质心位置参数,并进行误差分析。     

一种航炮运动参数采集系统

为获取某航炮供弹系统的运动学参数,设计一款基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)和FLASH的运动感知系统。以FPGA为主控芯片,控制多路A/D采集模块实现对三轴加速度传感器的实时数据采集,采集数据写入FLASH存储单元;实验结束后回收采集系统,通过上位机软件对FLASH中数据进行回读,并进行采集系统标定实验,验证系统误差小于3%。射击试验结果表明：该系统能够完整地记录航炮运动参数,满足可靠性和完整性的要求。     

多部段飞行器质量质心全冗余测量系统

针对多部段飞行器装配、测试持续时间长,过程不可间断且不可逆的问题,设计一种质量质心全冗余测量系统.基于主、备2个系统的构成及功能,利用三点支撑称重法进行质量质心测量,提出一种皮重等效换算方法简化测量流程,对称重传感器差异性系数和非线性系数进行在线标定,通过分析系统误差来源,采用标准样件对系统进行质量质心实验测试.实验结果表明:该设计测量结果一致性好,可有效提高测量系统可靠性.     

某种飞行器运动学轨迹建模与仿真

针对大型联合作战仿真系统需求,建立某种飞行器运动学仿真轨迹模型。讨论了射击诸元(射击方位角、俯仰程序角、初始装订参数等)的确定方法,建立了在射击平面上的飞行器主动段运动学方程组和末速修正飞行段的关机方程,推导出由平台误差分离系数到飞行器飞行主动段终点偏差的误差传递关系,然后利用椭圆轨迹理论将主动段终点偏差折算为落点偏差,并完成了轨迹数据由发射坐标系向地心大地直角坐标系的转换关系模型。仿真计算结果与飞行试验数据比对一致性好,证实了该方法的可行性。     

箔条干扰下海上舰船的图像识别方法

为了消除现代电子战中箔条干扰的威胁,提出一种在箔条干扰下海上舰船的图像识别方法。视频雷达提取舰船图像经过灰度转化、去除箔条云、去除背景、二值化、投影、求质心、标定质心等步骤的图像处理后,得到舰船的二值图像,舰船为黑色,背景为白色,并标定出舰船的质心。该方法在处理视频雷达提取图像包含有舰船图像时效果较好。     

弹体的质量、质心及质偏测试系统

目的：对弹体的质量、质心及质偏进行测量。方法：采用四点测量法。结果与结论：文中介绍了弹体质量、质心及质偏测试系统的总体方案及其装置，并分析了该测试系统的测试精度，表明该系统能准确的测量弹体的质量、质心及质偏参数，有一定的实用价值。     

FSAE赛车双横臂前悬架运动学仿真及优化

应用机械系统动力学分析软件ADAMS,建立方程式赛车双横臂独立前悬架模型.在ADAMS/Car中,对其进行了运动学仿真分析,得到了车轮跳动时各项参数的变化规律.利用ADAMS/Insight对悬架的某些硬点位置进行了优化.结果表明,悬架系统的运动学特性得到改善.     

水下近场爆炸冲击波作用下光测设备防护平台动态响应特性研究

以水下爆炸试验光学测量为研究背景,在水下近场爆炸冲击波作用下光学设备防护平台结构设计的基础上,通过传统的理论经验计算与计算机数值仿真计算方法,对防护平台结构的运动特性进行分析并校核。结果表明平台结构的运动响应满足光测设备和试验需求,验证了防护平台结构设计的合理性;防护平台结构背爆面的密封位置可向中部偏移以提高平台结构遭遇冲击波作用时的稳定性。     

基于外部坐标测量的六自由度并联机构标定方法

针对六自由度并联机构校准精度问题,提出了一种基于外部坐标测量的标定方法。利 用通用测量设备测量并联机构的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,其构造方式保证了所有 几何参数的可辨识性,从而不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器。在 此基础上,通过对冗余方程组的优化求解,可以得到并联机构各参数的估计值,并用它们替代理想 参数进行反解运算,实现误差补偿。仿真表明,此方法能够抑制测量噪声的影响,发挥并联机构不 存在误差累积的特性,标定后并联机构校准精度能够达到测量噪声的量级。最后将此方法应用于 实际设备的标定,经过误差补偿后其精度提高了5 倍以上。     

基于DSP 的柔索驱动并联机构控制系统

针对某被动防护系统对平台姿态的控制要求,设计了一种新型的柔性绳索并联机构,并为该机构设计一款控制系统。建立基准坐标系和动平台固连坐标系,在上述坐标系下分别用球坐标角和欧拉角表示动平台的姿态,并给出2种姿态表示的转换关系。分析该机构的运动反解模型,建立关于索长的 PID控制模型。通过电机转动角度改变绳索的长度。根据建立的模型与控制要求设计控制系统的软件和基于DSP的硬件。实验和仿真验证结果表明：该控制系统各个模块工作稳定、高效,控制模型正确、有效,达到控制要求,实现了预期的功能。     

基于DSP的柔性绳索并联机构控制系统

针对某被动防护系统对平台姿态的控制要求,设计了一种新型的柔性绳索并联机构,并为该机构设计一款控制系统。建立基准坐标系和动平台固连坐标系,在上述坐标系下分别用球坐标角和欧拉角表示动平台的姿态,并给出两种姿态表示的转换关系。分析该机构的运动反解模型,建立关于索长的PID控制模型。通过电机转动角度改变绳索的长度。根据建立的模型与控制要求设计控制系统的软件和基于DSP的硬件。最后通过实验和仿真验证：该控制系统各个模块工作稳定、高效,控制模型正确、有效,达到控制要求,实现了预期的功能。     

基于地磁传感器与陀螺仪的姿态测量法

姿态测量系统是火箭弹简易制导领域不可或缺的一部分。文中基于地磁传感器与MEMS陀螺仪的姿态测量系统,对传统单点姿态测量方法进行了研究与改进。以MEMS陀螺仪解算所得的偏航角作为三轴地磁传感器输入,推导了姿态角测量方法。针对姿态测量方法,设计了三轴地磁传感器姿态测量模块,在三轴旋转平台上进行了半实物仿真实验。实验结果表明,改进后的方法可以满足火箭弹姿态解算,提高了姿态角解算精度。     

基于高速成像的爆炸温度场测试方法

为实现对爆炸温度场的动态测量,针对爆炸温度场变化快、范围广、温度高、难以测量的问题,提出一种基于高速成像技术的爆炸温度场测温方法.基于辐射原理推导出高速成像系统的温度测量模型,建立高速相机图像灰度值和被爆炸温度之间的对应关系,得到可通过控制高速成像系统曝光时间和透光率2个参数控制测温范围的算法;搭建高速成像爆炸温度场测...     

极坐标两轴稳定平台的模型与分析

稳定平台系统可以提供导弹与目标之间的相对位置关系,为导弹姿态和弹道的修正提供依据,在导弹系统中具有十分重要作用.本文通过坐标变换将弹体运动分别在外框坐标系和内框坐标系中描述,得到两轴框架的运动学关系,基于刚体定点运动欧拉动力学原理.建立极坐标速率陀螺式两轴稳定平台的动力学模型,针对两轴框架的驱动电机,进一步建立包含电机电流环和力矩环的机电模型.最后结合实际数据,利用所建的机电模型对弹体运动耦合产生的扰动进行了仿真分析,仿真表明:弹体运动对视线角速度具有扰动作用,需要进行速度回路控制进行解耦补偿.所得模型和分析结果为极坐标稳定平台的进一步研究提供了理论基础.     

液压排雷机械手作业系统的运动学分析

通过对机械手作业系统的运动学分析,按照D-H坐标系的建立原则,确定系统的广义坐标,选取机构中的旋转副和移动副作为关节变量,推导出各关节的广义变换矩阵,得到了机械手指端的运动学方程,求出机械手运动学的正解.经计算机模拟得到机械手作业系统的工作几何参数和主要技术指标,结果表明其能够达到完成作业任务规划的要求.该研究为机械手应用时的优化结构参数提供了理论基础,从而也论证了机械手运用于液压挖掘机平台上的可行性.     

基于复色共焦的透明材料厚度测量数据处理方法研究

为了解决精密光学透镜制造、玻璃容器生产等透明材料相关行业对厚度检测的需求,采用复色共焦法对透明材料厚度进行检测。介绍了共焦系统测量原理,提出了测量结构方案,构建了测量实验装置,并对实验装置进行了标定。利用线性回归法对实验数据进行处理：使用线性预测函数建模,根据实测数据确定模型中各个参数,并对误差进行补偿,完善了厚度模型。实验结果表明：共焦系统的测量范围达到15 mm,测量精度为±3 μm,从而证明该方法是一种高精度的在线非接触测量方法。