控制增益未知的船舶航向非线性自适应跟踪控制

针对参数不确定的船舶运动非线性控制系统控制方向未知的困难,将逆推算法与Nussbaum增益方法相结合,提出一种新的自适应非线性控制策略,从而实现船舶运动航向跟踪控制.首先,从理论上证明了所设计的自适应控制器保证最终的控制系数符号未知的参数不确定船舶运动非线性系统中所有信号一致有界,船舶的实际航向全局自适应地渐近跟踪期望的参考航向.对两条船舶数学模型的仿真实验结果表明,所设计的自适应非线性跟踪控制器具有良好的适应性及鲁棒性.     

基于NAR神经网络的船舶运动姿态短期预测

船舶在海上作业的过程中,不可避免地会受到风浪的扰动影响,风浪扰动可以分解到船舶运动的六个自由度上,而船舶的六自由度运动是一个复杂的非线性过程.借助预测算法可以对船舶短时间后的运动状态进行预测,从而更好辅助在船舶上的工作活动.为了提升船舶运动姿态的预测精度,建立了非线性自回归(NAR)神经网络模型,并利用NAR模型对船舶运动姿态进行预测仿真,将仿真结果与AR预测法的结果进行对比.仿真结果分析表明,基于NAR神经网络模型的预测算法与传统的基于AR模型的预测算法相比,精度更高,更具有实用价值.     

基于EON的虚拟运动仿真平台设计与实现

传统的三维CAD软件在机构运动仿真可视化方面效果局限。为了提高仿真的交互性,在虚拟现实开发平台EONStudio中,利用JScript功能节点实现机构各部分运动参数的传输,并设计EAI接口与外部程序之间进行通讯,将机构实时运动参数反馈给用户,根据用户指定的机构参数生成直观的图像。以VC＋＋6.0为开发工具,开发了具有交互功能的发动机常见的曲柄滑块机构仿真平台。结果表明,该系统能够逼真地模拟曲柄滑块机构的运动过程,为虚拟仿真可视化的发展提供了参考。     

波浪中船舶运动的仿真及预报研究

为了更好地进行船舶在高海情下运动状态的研究,以大型船舶为对象采用教学模型和计算机仿真的方法,根据船舶在波浪中的频域六自由度运动方程,研究了船舶在海浪中各种航速、航向、海情下横摇的运动规律,并对结果进行了分析和仿真对比,指出了船舶运动预报方法中存在的问题.通过仿真实例,可以更好的对船舶在海浪中的运动状态进行调整,能够有效的保证船舶安全运行.     

船舶避碰转向幅度角问题的研究

针对船舶避碰决策系统中的船舶运动趋势和避碰时机,根据各目标船相对于本船在下一时刻的运动参数,本文应用遗传算法、模拟退火算法和穷举法实时预测避碰最优角。仿真结果表明,遗传算法对于求解船舶转向避碰幅度具有较好的实时性和有效性,能有效提高船舶海上航行的灵活性和安全可靠性,达到提前预警和帮助驾驶员提前做好避碰准备与应急措施等目的。     

基于ANFIS的船舶航向控制系统的设计

为解决因船舶运动的非线性和不确定性使常规航向控制器参数调整难度大的问题,提出一种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的船舶航向控制算法.用模糊控制解决船舶不确定性系统控制问题,并借助神经网络的学习能力优化控制器参数,设计出能在线自调整控制规则来获得最佳控制规律的ANFIS航向控制器.仿真实验结果表明,设计的航向控制器在船舶模型参数摄动以及风浪干扰下都能获得良好的控制性能.     

利用Simulink实现船舶运动的虚拟现实

该文建立了某型船平面操纵运动的Simulink的仿真模型，并利用虚拟现实工具箱(virtusl reality toolbox)实现了对船舶运动的虚拟现实，这有利于我们了解和研究船舶的一些极限运动(比如，可能导致倾覆的参数激振、横甩等)的机理。     

基于模糊控制的船舶自动导航仿真系统

在介绍船舶运动特性和分析船舶运动的基础上,建立船舶运动质点方程,研究基于模糊控制的船舶自动导航仿真系统。针对船舶偏航量的控制,设计位移模糊控制器和航向模糊控制器,对船舶在波浪中的运动进行数值仿真。船舶在各种不同外界条件下的运动状态数据,应用数据库技术,进行存储,作为后续数据分析来源。采用VC＋＋,在VS2005开发环境下使用GDI编程,实现可视化仿真。     

风浪中船舶横摇仿真与预报研究

对船舶横摇运动进行仿真与预报研究可大大提高船舶航行安全性,更好地保障船舶各项作业的顺利进行.从频谱分析的角度对海上随机风浪进行仿真,并根据刚体平衡原理建立船舶运动方程,由此仿真船舶的横摇运动.在此基础上,针对舰船运动姿态非线性、非平稳的时域特点,运用改进AR模型的多层递阶方法和自回归方法对船舶横摇运动进行预报,结合预报误差指标进行两种预报方法的比较.预报结果表明,多层递阶方法在一定程度上提高了船舶运动姿态的预报精度和预报时间长度,可较好实现非线性预报.     

遗传优化的径向基函数船舶模糊控制器

研究径向基函数模糊神经网络在船舶控制器设计中的应用 ,设计了一个新型的径向基函数模糊神经网络控制器用以适应船舶在时变和不确定环境下的控制性能要求 .控制器设计的主导思想是在传统的径向基函数神经网络中增加一个模糊隐层 ,并采用遗传算法对控制器参数进行优化 .与传统方法相比 ,控制器模糊规则库的设计过程所需的先验知识更少 .最后采用Matlab 6 .1的Simulink工具以船舶运动模型为对象进行了船舶控制的仿真试验 ,结果证明了其有效性     

Vega环境中机动车辆运动仿真的研究和实现

大多数在Vega平台上进行的车辆运动仿真,只是将车体作为一个质点进行处理,在仿真过程中,当车体通过不平坦的路面时,不能随地形起伏改变车体的姿态,仿真的真实感和可靠性很差.通过分析车辆的运动数学模型,建立了三维空间的运动方程组,并结合名为"TRIPDO"相交矢量方法给出了一种通用解决算法和Vega程序实现.结果表明使用了这种解决方法的仿真应用,所仿真的车辆都能够随地形的起伏实时改变姿态,车辆运动仿真的真实感和可靠性显著增强.     

基于双目立体视觉的人体运动仿真

为辅助运动员训练,建立一个基于双目立体视觉的人体运动仿真系统。使用无标记的动作捕获算法,获取人体关节点在图像上的像素坐标。根据双目立体视觉的原理,计算出人体关节点的世界坐标,建立三维人体模型。通过求解能量函数的最优问题,优化人体模型,并仿真人体运动。实验结果表明,该系统能够较精确地完成动作捕获及运动仿真。     

Real-Time Physics-Based 3D Biped Character Animation Using an Inverted Pendulum Model

We present a physics-based approach to generate 3D biped character animation that can react to dynamical environments in real time. Our approach utilizes an inverted pendulum model to online adjust the desired motion trajectory from the input motion capture data. This online adjustment produces a physically plausible motion trajectory adapted to dynamic environments, which is then used as the desired motion for the motion controllers to track in dynamics simulation. Rather than using Proportional-Derivative controllers whose parameters usually cannot be easily set, our motion tracking adopts a velocity-driven method which computes joint torques based on the desired joint angular velocities. Physically correct full-body motion of the 3D character is computed in dynamics simulation using the computed torques and dynamical model of the character. Our experiments demonstrate that tracking motion capture data with real-time response animation can be achieved easily. In addition, physically plausible motion style editing, automatic motion transition, and motion adaptation to different limb sizes can also be generated without difficulty.     

An interactive data-driven driving simulator using motion blending

Compared to the motion equations the data-driven method can simulate reality from sampling of real motions but real-time interaction between a user and the simulator is problematic. Existing data-driven motion generation methods simply record and replay the motion of the vehicle. Character animation technology enables a user to control motions that are generated by a motion capture database and an appropriate motion control algorithm. We propose a data-driven motion generation method and implement a driving simulator by adapting the method of motion capture. The motion data sampled from a real vehicle are transformed into appropriate data structures called motion blocks, and then a series of motion blocks are saved into the motion database. During simulation, the driving simulator searches for and synthesizes optimal motion blocks from the motion database and generates motion streams that reflect the current simulation conditions and parameterized user demands. We demonstrate the proposed method through experiments with the driving simulator.     

基于Jack的虚拟人抓握过程的设计及实现

介绍了在Jack软件系统中如何实现对物体的抓握及其存在的问题，阐述了应用碰撞检测技术在Jack系统中仿真虚拟人体对各种形状物体的抓握过程的方法，包括抓握前准备(即初始手形的选取)、抓握动作的完成(即抓握位置的定位以及抓握动作的完成)2部分内容。这种抓握仿真的实现不仅克服了Jack系统现有抓握功能的不足，而且大大提高了用户在Jack系统中仿真抓握动作的效率。     

基于检索的人体运动识别和模拟

运动识别和模拟是人体运动分析中重要的研究内容，实现了以检索为基础的实验性的运动分析系统．小波矩具有平移、旋转和缩放不变性，能够提取局部多层次特征，被用来作为特征描述运动序列以及动作，根据相似性实现运动识别，利用动态时间变形（DTW）实现序列的动作匹配，在poser建模、依据正多面体分割的金字塔模型得到多视点投影视频的数据库中进行识别和匹配，并以三维模型的形式显示出来．实验结果可以模拟人体运动以及为进一步分析提供初始分析数据．     

基于惯性动作捕捉的人体运动姿态模拟

针对人体运动姿态编辑的自由性,提出一种人体运动姿态模拟方法。该方法采用贝塞尔曲线和数值数据编辑人体运动姿态。根据人体运动的特点,在VC++中运用OpenGL构建虚拟人体模型,利用动作捕捉技术设计人体运动姿态的模拟程序。结合人体关节正常活动范围,对主要关节点的运动姿态进行分析,结果表明,该方法能有效利用人体运动数据,驱动虚拟人体模型。     

The behavioral test-bed: Obtaining complex behavior from simple rules

Behavioral simulation is presented as a means to obtain complex global motion by simulating simple rules of behavior between locally related actors. A test-bed which has been developed to support experimentation with behavioral simulation is described. This test-bed has been used to create a library of physically behaving actors which can realistically reproduce the motion of flexible objects. The application of behavioral simulation to problems of motion specification in animation are described. The extension of this technique to simulate social behaviors is discussed.