MEMS在运动轨迹显示中的应用

为便于通过运动轨迹分析研究物体运动特征,设计了一个运动轨迹测量显示装置,利用微机电系统（micro‐electronic mechanical system ,MEMS）技术与可视化设计,以Freescale Semiconductor公司生产的三轴低重力加速度传感器MMA8450Q和计算机为核心搭建硬件平台,以NI（National Instruments）公司开发的 LabWindows／CVI 8．5为平台编写具有可视化虚拟操作界面的控制程序,并通过性能验证实验,完成了基于 M EM S技术的运动轨迹测量显示装置的设计、实现、调试与实验过程。     

具有运动时间约束的机械手最优平滑轨迹规划

为了提高机械手在指定时间内完成运动任务的平滑性,提出一种最优平滑轨迹规划方法.采用七次B样条曲线插值关节位置序列,保证关节加加速度连续且关节启停速度、加速度和加加速度可设定.将运动学约束转化为B样条曲线控制顶点约束,以加加速度平方积分的最小值作为平滑性能指标,采用遗传算法对平滑性能指标和相应的时间节点向量全局寻优,进而规划出最优平滑轨迹,解决了现有平滑轨迹规划方法没有考虑加加速度累积效果和运动学、运动时间约束的问题.实验结果表明,该方法规划的轨迹具有加加速度平滑和加加速度累积最小的特点,与现有的三次样条轨迹相比,可有效降低轨迹跟踪误差.     

Adaptive control strategy‐based reference model for spacecraft motion trajectory

In aerospace field, the economic realization of a spacecraft is one of the main objectives that should be accomplished by conceiving the optimal propulsion system and the best control algorithms. This paper focuses on the development of a viable adaptive control approach (ACA) for spacecraft motion trajectory (SMT). The proposed strategy involves the nonlinear mathematical model of SMT expressed in the central field, which is linearized by the Taylor expansion, and the second Lyapunov method to offer a high rate and unfailing performance in the functioning. The adaptive control system is composed of the cascade of adaptation loop and feedback control loop. When the spacecraft deviates from its reference trajectory model, the ACA acts on the control system to correct this deviation and follow the optimal reference trajectory. Therefore, when the states of the adjustable model are different from its reference values, then the error signal is provided as an input to the adaptation law, which contains the adaptation algorithm. The output will be the state variable feedback control matrix, which will be used to calculate the new control law vector. The efficiencies of the linearization procedure and the control approach are theoretically investigated through some realistic simulations and tests under MATLAB. The steady‐state errors of control between the reference model and the adjustable model of SMT converge to zero. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

架空线路绝缘喷涂异物检测识别及机器人运动轨迹规划

异物侵入不仅影响输配电线网绝缘漆喷涂,更会影响电网安全运行。为此,需要开展输电架空线路绝缘喷涂异物检测、识别与清除的智能化方案研究。文中构建了基于分段映射直方图图像增强预处理、基于光流法图像区域特征分离提取、基于改进Camshift算法动态异物跟踪识别的异物检测、识别、跟踪方案;构建了基于关节空间的机械臂D-H运动学模型,采用五项式插值法进行机械臂空间运动轨迹规划;构建了基于双层结构模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的异物高精度控制视觉伺服控制方案,实现异物抓取的高精度控制。试验结果表明异物检测、识别、跟踪算法具有高鲁棒性,能够有效增强图像,提取复杂环境下的特征矩形区域,实现有遮挡情况下的动态异物跟踪;多关节机械臂空间运动轨迹算法具有良好连续平稳性,有效满足机械臂始终指向待抓取异物中心点;基于MPC的视觉伺服控制能够满足机械臂异物抓取的高精度控制。     

基于GPS轨迹挖掘的电动出租车充电站规划

针对现有充电站的规划布局不能充分考虑电动汽车动态充电需求分布和用户充电排队问题的不足,提出了一种基于全球定位系统(GPS)轨迹挖掘的电动出租车充电站规划方法。通过对出租车的GPS轨迹数据和城市交通态势数据进行数据处理,挖掘城市居民打车需求的起屹点(OD)分布特征;设计电动出租车的充电仿真算法,模拟实际场景中电动出租车的接单行为、行驶行为及充电行为,建立电动出租车的充电需求时空分布预测模型;在此基础上,综合考虑充电站建设运行成本、电动出租车到站时间成本及充电等待时间成本,建立充电站规划模型。通过实际算例验证了所提规划模型的有效性,并进一步分析了充电站的建设成本系数、电动出租车的时间成本折算系数、权重系数大小等参数对规划结果的灵敏度。结果表明：居民打车需求的OD分布决定了电动出租车的充电需求时空分布情况;在进行充电站规划时,充电机数量受充电站数量的变化影响较大,且电动出租车时间成本的变化对总成本的影响相对较明显。     

运动误差对机载SAR定位精度的影响

定位精度是合成孔径雷达(SAR)系统的一项重要指标.本文在影响SAR定位精度的诸多因素中,主要研究了运动误差对定位精度的影响问题.首先建立了SAR定位模型,然后从成像的角度分析了距离向运动误差和方位向运动误差对定位精度的影响,推导了运动误差影响定位精度的数学表达式,对影响SAR定位精度的雷达参数进行了分析,并进行了仿真实验.仿真结果表明:距离向速度误差是影响SAR定位精度的主要因素,定位精度还与斜视角和飞行速度有关.本文可为SAR系统定位精度指标设计提供理论支撑.     

平行泊车的路径规划方法及其仿真研究

根据车辆运动学模型,提出一种基于多段圆弧和直线的平行泊车路径规划方法,考虑动力学约束条件,将倒车过程逆化,以此来确定圆弧半径和切点位置,通过避碰约束给出泊车起始位置的范围,通过最小泊车位约束给出最佳起始位置,同时在matlab的环境下对此路径规划方法进行仿真研究,研究结果表明,采用这种方法不仅成功的实现了泊车和避障,而...     

Optimized trajectory recovery of on‐road vehicles from monocular videos with multiple constraints

In this paper, we propose an optimized trajectory recovery algorithm for on‐road vehicles from monocular videos, which considers multiple constraints between frames in a sliding window. We build a linear system to optimally estimate the camera rotation matrix corresponding to the first frame in each sliding window, and calculate the camera center estimation. The camera centers are determined by the estimation and prediction eventually. The whole process is applied to the sequential video frames by sliding the window. The advantage of the proposed algorithm is that it is able to reduce the drift error, which is a challenge for the existing algorithms, since multiple constraints in a sliding window are used to optimize the camera poses. We test the algorithm both on synthetic data and real data, and compare it with existing algorithms. It shows a higher accuracy of reconstruction and is suitable to recover a better trajectory of on‐road vehicles from monocular videos. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

提高物资需求计划准确率

目前需求计划准确率和及时率作为需求计划管理的重要工作指标,各地市局需求计划准确率和及时率已被纳入考核。各地市供电局均在以提高本局需求计划申报及时率及准确率为物资管理工作的重点。     

含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法

针对分布式光伏出力不确定性造成的配电网规划成本增加、运行稳定性降低问题,文章提出了一种含高比例分布式光伏的配电网多目标概率规划方法。通过K-means聚类对光伏出力数据进行场景削减,得到典型场景集及其概率模型,基于蒙特卡洛概率潮流生成不确定性场景,模拟分布式光伏实际运行情况。基于所得不确定性场景,建立双层概率规划模型：上层以投资建设成本最小和光伏渗透率最大为目标,对分布式光伏及储能进行选址定容,下层考虑分布式光伏出力的不确定性,以概率潮流下的运维成本、网损成本、购电成本和电压偏差指数最小为目标,对分布式光伏出力以及储能各时段充放电功率进行优化。采用改进的粒子群(particle swarm optimization, PSO)算法对概率规划模型进行求解。采用安徽某地光伏出力作为典型数据,以IEEE 33节点系统为算例开展多场景算例分析,结果表明：与传统规划方法对比,所提方法能够提升光伏渗透率和配电网运行稳定性,并降低综合成本。     

一种基于DTW改进的轨迹相似度算法

针对传统的轨迹相似度计算方法无法区分现实采集到的轨迹中由噪声带来的差异和真实的不相似部分的问题,基于动态时间规整（dynamic time warping,简称DTW）算法,提出了一种改进的轨迹相似度的计算方法。并对最后的结果进行了归一化处理,便于人们直观理解,同时也可用于对多对轨迹之间的相似性进行排序,从而可以在数据挖掘的相关应用中得到有效利用,同时对计算过程也进行了优化。在现实采集到的数据上的测试表明这种方法对噪声和异常点是鲁棒的,对轨迹的采样频率等参数没有任何要求,而且可以适用于仅获得轨迹的部分片段的情况,并且在区分轨迹的相似和不相似部分方面较之前的方法准确度有了很大提升,即使轨迹的采样较为稀疏的前提下依然如此。     

基于凸优化平滑动态窗口法的运动规划方法

针对煤矿井下路面崎岖,传统动态窗口法生成的角速度与线速度序列波动频繁无法控制机器人正常运动的问题,提出 了一种基于凸优化平滑动态窗口法生成的角速度与线速度的运动规划方法。 首先使用动态窗口法生成一组角速度线速度序 列,然后基于此序列构建目标函数利用凸优化求得最优解,达到去除原序列中的噪声的目的,实现对机器人的运动控制,求得的 最优解即为平滑后的角速度线速度序列;最后使用 MATLAB 进行仿真,验证不同地图下凸优化的平滑效果,并且与均值滤波和 VMD 重构信号进行对比。 结果表明,与对比算法相比,凸优化处理后的动态窗口法的角速度和线速度序列平滑效果最好,平均 绝对误差最小为 0. 005 6、0. 001 8,平滑了信号同时又保留了其特征。     

一种高分辨率机载SAR实时运动补偿系统设计

SAR系统要实现连续地实时成像,必须具备1套稳定可靠的实时运动补偿系统。本文设计了1种基于GPS和惯性测量器件组成的SAR实时运动补偿系统,该系统能够稳定地实时地输出载体的运动信息,不受目标场景约束,并且运算量适中,适合在飞机载体有限的体积、功耗约束下实现高实时性的运动补偿系统。实际的SAR载机飞行试验证明本文设计的实时运动补偿系统能够支撑SAR系统完成长时间连续的实时成像。     

高比例可再生能源的多点容量规划方法

针对多能源多点布局规划问题,综合分析了由风力发电、光伏发电、水力发电和传统火电组成的多能源电力系统的技术经济特性,提出一种基于复杂适应系统理论的电源规划模型。该模型以各个电源节点为主体,通过经验的积累不断变化其行为规则,调整各种类型电源的装机容量以适应环境,并求得各个节点下各类电源容量的最优配置方案。同时提出了一种基于简单规则涌现出复杂现象的主体建模方法,揭示了复杂适应系统理论的核心思想:适应性造就复杂性。通过对某地区实际电网的分析,验证了所提方法对于提高新能源的消纳有显著效果,并且基于该地区目前电源容量布局及未来的网架结构给出了未来电源优化配置方案,对实际的工程建设有一定的指导意义。     

非开挖通信工程管线空间轨迹测量技术

非开挖敷设管线技术具有不破坏环境、不影响交通、施工周期短等优点,广泛应用于通信管线工程中,其管线空间轨迹测量对非开挖工程施工具有重要的作用。分析了通信工程非开挖管线空间轨迹测量技术,讨论了管线空间轨迹测量参数的计算;得出了由测量参数计算管线空间轨迹坐标的方法,编制程序实现了管线空间轨迹坐标计算和成图;给出了实际测量的工程实例。工程测量表明:测量结果算法准确、成图直观、测量结果与实际相符,提出的空间轨迹测量方法具有很好的实用性。     

输电线路除冰机器人的S形曲线加减速算法设计

为提高输电线路除冰机器人的工作效率,达到节能的目的,提出了一种将S形曲线应用于机器人运动轨迹规划的方法。该方法充分利用了S形曲线的诸多优点,并对传统的复杂S形曲线算法进行了改进,采用4段加减速后退、2段加速前进的轨迹规划算法,同时还给出了相应的数学描述,最后通过仿真验证了该算法的实用性。     

提高供电企业物资需求计划准确率的有效方法

阐述如何加强物资需求计划管理、提高需求计划准确率,如何层层把关并有效利用现代化信息技术,减少浪费,降低成本。     

高精确度飞行仿真转台内框控制摩擦补偿研究

为了实现高精确度飞行仿真转台直流力矩电机驱动内框的低速伺服目标,提出了在输入前馈和闭环PID控制的复合控制基础上构建Stribeck摩擦模型的等效控制电压模型进行摩擦超前补偿策略.首先针对转台内框伺服特性分析设计了复合控制策略;其次针对常规基于Stribeck模型摩擦补偿方法的不足和实验法辨识模型参数难的特点,提出利用转台内框本身的部件直接测定摩擦超前补偿的控制电压模型,并给出了3个关键参数的测定办法;最后将设计好的控制器用于内框低速伺服.实验结果表明,系统响应幅值为0.03°,频率为0.000 5 Hz三角波时跟踪误差在95%时间内在0.000 1°内,并对其他形式信号也有很高的动态跟踪精确度,从而证明在以非线性摩擦为主的扰动条件下所设计的控制策略能实现内框高品质低速伺服.     

Adaptive backstepping trajectory tracking controller for a miniature helicopter

An adaptive backstepping controller is proposed to achieve the asymptotically stable trajectory tracking for a miniature helicopter. The helicopter model is firstly decomposed into a cascaded structure between the position and attitude loops with unmodeled dynamics. The backstepping technique is applied to exploit this cascaded structure and to streamline the controller design procedure. Hyperbolic tangent functions, instead of traditional sign functions, are adopted to complete adaptive algorithms for adjusting the upper bounds of the unmodeled dynamics. Further, the controller introduces an auxiliary dynamic system to ensure the thrust constraint and to obviate singularity during the command attitude extraction. The stability analysis demonstrates that, the asymptotical stability of the auxiliary dynamic system warrants the asymptotically stable tracking of the miniature helicopter system. Simulations verify the theoretical results and analyze the tracking performance. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

市场环境下输电网规划模型和规划方案评价体系研究

分析指出了传统输电网规划与市场环境下输电网规划的不同以及市场环境下输电网规划面临的诸多问题.介绍了国内外已有的输电网规划的数学模型,给出了市场环境下的输电网规划模型和发展方向,提出了建立规划方案评价体系的重要性、建议和设想.