摘要:针对卫星姿态控制系统中的陀螺故障,分别在先验变量已知和未知两种情况下设计了基于TS模糊模型的H∞最优故障观测器,并证明了两种情况下H∞最优故障观测器的可行性.最后通过数学仿真验证所提出的故障诊断方法的有效性,并对两种H∞故障观测器的性能和实用性进行了综合比对.

摘要:为了研究超空泡航行体的动力学建模和控制问题,根据空泡膨胀独立性原理,研究了空泡的记忆效应及其对空泡形态的影响,详细计算了超空泡航行体各部分所受的流体动力,计算过程中还考虑了空化器的定向效应和空泡尾部的上飘变形,研究了航行过程中尾翼效率变化规律,建立了超空泡航行体非线性动力学模型.设计了基于输入输出精确线性化的鲁棒极点配置控制器,深度跟踪性能较好,不足之处是控制输入饱和问题和滑行力的不利影响.为解决输入饱和问题,设计了预测控制方法并通过约束航行体尾部和空泡壁的距离使尾部不与空泡壁相接触,避免了滑行力的出现,有利于减少摩擦阻力,提高了航行体的运动稳定性.

摘要:针对空间飞网捕获机器人在近距离接近待捕获目标过程中如何有效的避免与目标发生碰撞,并尽量减少轨道机动的燃料消耗等关键问题,基于被动安全轨迹思想,设计了一种多脉冲飞掠型安全接近轨迹,使系统在掠过目标过程当中弹射飞网并捕获目标,且能够避免任意故障情况下碰撞的发生;结合航天器相对运动的特点,给出了安全轨迹的不等式约束条件,并以速度脉冲增量最优为目标函数,采用线性规划方法建立了多脉冲飞掠型安全轨迹的数学规划模型,最后通过数学仿真验证了规划方法的正确性和规划轨迹的安全性.

摘要:基于双流体模型,考虑两相间动量和热量传递,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟.分析了亚声速及超声速流场特性,重点研究了液滴尺寸及初始含气率对两相流动的影响.计算结果表明:液相速度增长相对缓慢,喷管出口处两相速度差异最大;液相出口速度随液滴尺寸减小而增大,气相出口速度随其减小而减小;液相、气相出口速度均随着初始含气率的增大而增大;在超声速流动中,喉部马赫数小于1,喉部面积随初始含气率及液滴尺寸的增大而减小.这将为喷雾发动机性能的研究分析奠定基础.

摘要:针对光滑粒子流体动力学(SPH)法在涉及材料强度的问题中存在着拉伸不稳定性,提出了一种改进拉伸不稳定性的连续型人工力,给出了其应用条件,并建立了该人工力的张量形式.通过在消除压缩不稳定性的人工粘性力的基础上叠加抗拉伸不稳定的人工力,建立了统一形式的人工力.通过两个算例的计算及比较,表明该人工力的计算结果振荡小并且接近有限元法的计算结果,优于其它形式的人工力.该人工力使SPH法的拉伸不稳定性得到了更好的改善.

摘要:研究了实现对地凝视观测时的航天器姿态控制问题.首先介绍了对地凝视模式及其成像优点,继而推导出实现对地凝视的期望姿态四元数和期望角速度,在此基础上得到姿态相对动力学和运动学方程;考虑到提高凝视成像精度、延长成像时间的要求,设计了一种变结构控制律,并采用干扰观测器的方法来抑制变结构控制的固有振颤,提高控制效果,并对这种方法和传统控制方法进行了比较.仿真结果表明,在实现对地凝视的姿态控制过程中,设计的控制器响应速度更快,具有更好的鲁棒性,并减弱了变结构控制的振颤问题.

摘要:针对802.11a中的数字调制方式:BPSK,QPSK,16QAM,64QAM(星座图采用格雷码编码,每个子载波最多承载6比特),每次对?RT/6」个功率增量较小的子载波分配2bit.仿真结果表明:改进的比特功率分配算法与Hughes-Hartogs算法的比特功率分配结果一致,但是计算复杂度小于Hughes-Hartogs算法的50%,并随着传输速率或子载波数的增加而进一步降低.

摘要:在研究现有线性转发时延分配方法的基础上,提出了非线性的转发时延分配方法,并通过理论分析证明了根据等概率的分配方式所得到的转发信号冲突概率是最小的.数值计算结果表明,相比于传统的线性转发时延分配方法,本文方法可以有效地降低转发信号的冲突概率,从而保证协作超宽带系统的性能增益.

摘要:针对情感建模难点问题,分析了目前人工情感模型建模的方法,包括OCC模型、智能体情感模型、基于模糊逻辑情感模型等,并对上述模型的应用领域进行分析,提出基于扩展有限状态机(EFSM)建立人工情感模型的方法.该方法通过状态上的变量属性集合V,实现机器人情感变化与转换控制,能够实现准确的情感信息获取、描述及参数化建模,实现多特征融合的情感理论计算.实验验证了EFSM情感模型的有效性.

摘要:分析了由变截面段和等截面段组成的动臂式塔机吊臂平面内和平面外的整体稳定性.从多节阶梯柱的挠度微分方程出发,应用传递矩阵法,得到了阶梯柱模型整体稳定性欧拉临界力求解控制方程的表达式.使用多节阶梯柱模型模拟变截面柱,将由变截面段和等截面段组成的非等截面混合结构统一成多节阶梯柱模型,分析其整体稳定性.与几个经典算例和ANSYS计算结果比较表明,使该方法求解欧拉临界力的计算精度高.推荐将变截面柱分为6节各节长度相等的非等截面阶梯柱,欧拉临界力计算误差小于0.5%.

摘要:利用拉格朗日方程等力学手段,分析了一款微小型球形机器人滚动和转动的运动特点,以及跳跃运动的起跳条件.分析该类机器人的进动形式的运动形态,建立了整合运动的通用动力学模型,实现了机器人沿任意曲线运动.对机器人进行了虚拟样机仿真,实验验证了上述分析的正确性.该研究为机器人非线性控制打下了基础.

摘要:为使假手运动速度更快、更稳定,体积更小,基于耦合原理设计了假手的拇指机构;为使假手更加智能化,集成了力矩和位置感知装置,使之能够感知手指的绝对位置和指尖出力.该拇指由1个电机驱动,由3个关节组成,电机、减速箱和伞齿轮减速装置全部嵌入在手掌内部,近指节和中指节之间采用了平面四杆和空间四杆驱动方式,使手指的外观和运动轨迹更加拟人化.实验表明,手指抓取速度快且在运动的起点和终点没有震动,抓取过程更加仿人化,能够完成正向捏取、三指捏取、柱状抓取等人手大部分抓取功能,能够满足残疾人基本生活需要.

摘要:针对超冗余度机器人的运动学逆解求解快速性与优化性难以兼顾的问题,对于一类9自由度超冗余全方位移动操作臂,提出一种关节等效和局部优化相结合的逆运动学求解方法.分析系统结构特点,在位姿分离的基础上对不同自由度合理分组.根据手爪的抓取姿态求得腕点位置,并以关节角运动幅度最小为目标函数,将决定腕点高度的两个关节的优化求解转化为二元函数的条件极值问题,在快速准确求解的同时有效利用了系统的冗余特性.仿真实验表明,该方法能够兼顾实时性、准确性和优化性的要求.

摘要:为了解决手指基指节截断患者无法安装功能型假肢的问题,研制了残疾人用Partial Finger.先分析了手指基指节截断患者的手部结构特点,基于被动驱动原理设计了Partial Finger的机械本体.基于拟人化的思想研究了手指的关节运动规律,设计以近似等比例传动的杆件参数.进行了运动学分析及样机性能实验.Partial Finger样机外形比成年人小指略小,采用残存基指节驱动,具有侧摆和张合两个自由度,手指关节以近似定传动比传动.实验结果表明:Partial Finger可单手安装和拆卸,指尖最大出力10.7N,外形和运动状态与人手指相似,疲劳实验5万次以上未出现问题,配合其他手指可完成近95%的手部功能.

摘要:为实现电磁场作用下三维凝固传输过程高效率有限元/有限差(FEM/FDM)耦合数值计算,针对任意三维ANSYS有限元剖分网格与有限差网格间不规则空间几何对应关系,并基于有限元数值插值原理,提出了一种将三维有限元网格节点上的场量计算结果转换为有限差格式数据的算法.采用基于Visual Fortran6.6A平台的QuickWin模块及Fortran95语言编写了三维数据转换和后处理图形显示程序.经冷坩埚电磁定向凝固等工艺三维电磁场有限元计算结果的FEM→FDM数据转换及三维矢量/标量场结果显示,表明该算法及计算与显示程序是成功和有效的,可为后续基于有限差法的电磁凝固传输耦合计算提供可靠的电磁场数据和有效的图示分析手段.

摘要:为弥补以往单纯利用乳腺超声图像中灰度信息进行分类的过程中,易受噪声和其他因素影响而造成误分的缺点,提出了一种基于纹理特征和多普勒特征相结合的乳腺超声诊断系统.针对乳腺超声图像中的动态彩色多普勒信息建立数学模型进行特征提取,并结合图像中的纹理信息进行肿瘤的良恶性分类.实验结果表明,该系统的诊断准确性为92.30%,敏感性为91.42%,特异性为93.33%,假阳性率为94.11%,假阴性率为90.32%,接收特性AUC面积为0.9523,性能优于单纯利用纹理特征的分类结果,从而证明其在提高分类精度方面的有效性.

摘要:尽管Dijkstra算法是解决正权单源点最短路问题公认的最好算法,但它仅能求得从源点到指定点的一条最短路径,为了给出从源点到指定点的所有最短路径,通过改进临时标号过程,得到了修正的Dijkstra算法.修正后的算法得到的不再是最短路径树,而是最短路径图.相对于原算法,修正后的算法不仅更加简便,而且应用Yen算法能够按照边数由少到多的顺序罗列出所有的最短路径.

摘要:在知识经济时代,知识创新作为知识管理中的重要环节,是提升竞争能力的有效途径.基于工程项目一次性的特征,界定了工程项目知识创新能力的4个支撑要素,构建了概念模型及研究假设,设计了知识创新能力及其支撑要素的度量量表,通过问卷调查的方法收集了相关数据,在对样本数据进行信度、效度检验的基础上,对量表进行进一步的修正,并由此构建了各要素能力的度量指标体系.通过结构方程对概念模型进行了检验,从而明确了知识创新能力的相关性要素和影响程度.

摘要:为了研究煅烧煤矸石不同活性评价方法之间的关系,利用NMR、XPS、ICP等分析手段,分别采用强度评价法、聚合度评价法、活性硅铝溶出评价法以及XPS评价法,对不同温度煅烧煤矸石的火山灰活性进行了评价,并分析了不同评价方法之间的关系.结果表明不同活性评价方法均可以在一定程度上反映煤矸石胶凝活性的变化规律.其中,强度评价法、聚合度评价法对煅烧煤矸石的火山灰活性变化更为敏感,而XPS评价法、活性硅铝溶出法相对较差.其中就煅烧煤矸石而言,强度评价法和聚合度评价法更适合于煤矸石火山灰活性评价,并且二者者之间存在较好的相关性.

摘要:针对三维网格简化操作经常会引起一定的视觉降质和失真的问题,为了更准确评估这种视觉降质,利用三维网格显著特性信息作为网格顶点的属性,采用包围盒空间剖分的方法描述三维局部窗口,基于结构相似性和信息熵以定量的方式给出了三维网格模型的视觉感知降质的客观度量方法.理论分析和实验结果表明:此度量能非常有效地评估网格简化过程中引入的视觉降质,可用于同源不同分辨率的三维模型之间的相似性度量,并提供了多尺度特性的视觉降质分析.

摘要:为了使发动机工作在最佳效率区并可在车辆减速过程中回收制动能量,以提高车辆的燃油经济性,对并联式静液传动混合动力车辆(PHHV)主要部件的设计准则进行了研究,结合静液传动能量再生系统功率密度大的特点,分析了静液传动混合动力车辆在城市行驶工况下的制动特征,针对PHHV提出了一种新的再生制动控制策略.仿真和试验结果表明:所设计的驱动系统参数匹配较为合理,液压再生制动控制系统可以合理地分配液压再生制动转矩和传统摩擦制动转矩的比例关系,在确保制动安全性的前提下高效地回收制动动能.

摘要:针对密集路标环境下机器人同时定位与地图创建(SLAM)速度缓慢以及一致性不够收敛,提出了一种使用Stirling多项式插值方法对非线性过程进行近似的卡尔曼滤波器,同时利用路标测量统计信息对SLAM过程中的状态向量和状态协方差进行动态调整的SLAM方法.此方法对预测方程和测量方程使用Stirling多项式插值方法可以近似到二级甚至是更高级的泰勒展开.使用路标统计信息动态计算各个路标对于当前时刻状态向量的权重,利用此权重进行状态向量和状态向量协方差动态调整.实验表明无论是在稀疏路标环境下还是在密集路标环境下此方法在内存占用、SLAM速度以及对机器人定位的一致性上都优于FASTSLAM.

摘要:为了提高横摇控制性能,依据潜艇舵减横摇的原理和变结构控制理论,在潜艇非线性模型基础上提出了航向控制器和横摇控制器的设计方法.该方法以航向角和横摇角各自的偏差及其导数建立变结构控制切换面,选取相应的指数趋近律,分别计算了航向和横摇的变结构控制律,最后利用加权方法得到了总的方向舵控制规律.针对变结构控制的抖振现象,利用自适应双神经元对趋近率进行在线修正.仿真研究表明,改进变结构控制提高了近水面航行潜艇水平面操纵控制的性能.

摘要:为解决多尺度Retinex方法在运算中要多次运用高斯卷积,尤其是采用大尺度高斯核进行卷积获取图像低频信息时,运算速度将大大下降这一问题,根据大尺度高斯卷积模板具有均值模板的特性,利用量化的均值滤波近似大尺度高斯卷积,将卷积模板简化成均值模板,并提出一种与滤波窗口无关的快速均值算法.该方法引入了一个数组s用于存储窗口横向移动时每一列的数值,从而减少重复计算,大大提高滤波速度.以640×640大小的彩色图像为例,其处理速度仅为0.0867s,相比原始的MSR算法速度提高了732倍.试验分析表明,该方法即保证实现良好的图像增强效果,同时极大的提高了运算效率.

摘要:为了提高频谱效率,对高阶调制的LDPC(Low Density Parity Check)码在水声信道中的应用进行仿真研究.使用高阶调制的软信息简化算法,降低了运算量.对影响LDPC码性能的码长、迭代次数等相关因素进行了分析与仿真,结果表明高阶调制的LDPC码能明显改善传输性能.

摘要:为了改进红外热像仪综合性能指标的适用性并减小视觉感知引入的检测不一致性,研究了TOD检测方法及其机器视觉实现技术.针对MRTD方法在评价凝视阵列热像仪综合性能时的局限性,分析了TOD检测方法对凝视阵列热像仪动态场景检测、动态非均匀性校正等技术的适用性,通过在成像观测环节用人类视觉传递函数及心理认知模型取代人类视觉观测过程,用模糊函数抽取模拟热像仪信道模糊过程,用几何模板匹配取代视觉认知过程,实现了TOD指标检测过程的客观化.采用TOD检测方法可将热像仪综合性能指标的测量不确定度由±20%改善到8%,采用几何模板匹配过程实现机器判读时可进一步减小约1/2.采用TOD指标及机器视觉实现方法可有效提高凝视阵列热像仪综合性能指标的适用性和一致性.

摘要:为了探索利用单负材料在微波器件中应用的可能性,建立了基于单负材料对的反射型带阻滤波器的等效传输线模型,理论推导了其工作原理,提出了设计方法,并对其性能进行了数值仿真.结果表明:在一定的频率范围内具有较好的滤波特性.从而验证了本文提出方法的可行性.

摘要:为了实现双足被动机器人进行稳定周期行走,给出了求解双足被动模型不动点的方法,并详细分析了被动行走模型各机械参数和斜面坡度对稳定不动点存在的影响,并分析各参数在给定初始条件下,对模型收敛到稳定周期运动状态速度的影响以及各参数对模型稳定不动点状态变化的影响.结果表明:较小的腿质量(m∈[0.3kg,30kg]),较高的质心位置(Kc∈[0.0304,0.6240]),合适的足半径(Kr=0.16),较大的转动惯量(KJ=0.128)以及合适的斜面坡度(β∈[0.02rad,0.1rad]有利于提高被动机器人的局部稳定性.

摘要:为了考察颗粒流的分离机制,基于离散单元法数值模拟了颗粒流在斜板上的运动和分离过程.进行了不同粗糙度斜板上等密度不同粒径的颗粒流,以及等粒径不同密度的颗粒流分离状况的模拟.结果表明:等密度不同粒径的颗粒流在斜板上流动时出现了明显的分离情况,且在表面粗糙度大的斜板上颗粒流的分离更加明显,而等粒径不同密度的颗粒流在斜板上流动时没有明显的分离情况.研究结果对理解颗粒流的分离机制具有指导作用.

摘要:为了减少加工状态监测系统开发的时间和成本,提出自动敏感特征提取方法,自动选择合适的传感器和信号处理技术来提取出"敏感特征".针对高速铣削过程中的刀具磨损监测,采用切削力、振动、声音和声发射传感器来采集信号,并运用时域、频域和小波分析技术对信号进行处理.试验结果表明:该方法可自动地进行传感器和信号处理技术的选择,提取出的敏感特征适合于自学习监测系统应用.

摘要:为解决敏捷制造中组建动态联盟的盟友选择问题,在分析传统盟友选择方法局限性的基础上,设计求解敏捷制造中面向盟友选择问题的遗传算法,建立算法模型,论述遗传算法的个体编码及初始群体产生方法、概率淘汰与轮盘赌相结合的选择方法以及编码循环取值的变异算子设计方法,实例分析验证了算法的稳定性、可靠性及高效的收敛速度.验证结果表明算法能给相关研究提供参考,亦可用于动态联盟盟友选择问题的指导.

摘要:针对机电系统中存在的非线性摩擦、干扰力矩和负载变化等不确定因素,以离散角位置输出作为观测器的输入信号,研究基于滑模控制的角加速度边界层观测器设计方法.在详细分析边界层观测器结构基础上,通过设计滑动模态,给出观测器控制量的确定方法,并分析影响观测器性能的主要参数及其设计原则,结合具体的机电控制系统,设计角加速度边界层观测器.实验结果表明,在非线性扰动条件下,设计的角加速度边界层观测器可实现角加速度信号的快速准确估计.

摘要:理论研究了埋入在非线性介质中的由金属线和谐振环构成的具有三维周期性结构的超材料的有效电、磁响应,计算了该种超材料的有效磁导率和介电常数实部和虚部随外场的变化关系.结果表明,这种超材料有效磁导率和介电常数的实部对外磁场的响应具有回滞效应.在一定条件下,这种结构的属性可在右手材料、电单负材料与磁单负材料之间转换,且这种转换可适当选择在某些特定频率范围内的外磁场强度的方式控制.