Catmull-Clark细分曲面的变距离偏置

给出了一种Catmull-Clark细分曲面的变距离偏置实现算法.在指定初始控制顶点对应极限点的偏置距离和偏置权值后,对基网格进行适当加密,新顶点的偏置距离采用带偏置权值的插值细分方法计算;然后在基网格控制顶点对应极限点的法向偏移指定距离,采用反复迭代的方法求解变距离偏置曲面的控制网格,保证了控制顶点对应极限点的精确偏置.变距离偏置不仅将偏置距离为常值的等距作为特例,而且作为一种曲面造型手段,可以实现细分曲面的局部成型特征和不均匀厚度薄壳体的构造,增强了细分曲面的造型功能.     

基于偏置点寻优的弧面凸轮侧铣加工刀轨算法

针对弧面凸轮的非等径侧铣加工存在法矢异向误差的问题,为寻求加工误差最小的刀具位置,分析了理论非等径刀轴曲线的性质,根据等距曲面的误差传递关系,结合偏置点寻优算法进行刀位优化,提出了一种以非等径刀轨曲面与拟合直纹面误差最小为目标的双向搜索刀轴优化算法.在此基础上,通过遗传算法得到较高精度的优化数值解,并将解算出的刀轴端点作为初始数据,利用NURBS(非均匀有理B样条)插值反算重构侧铣加工刀轨直纹面.数值计算和仿真结果验证了该算法的有效性.     

非球型手腕6R机器人实时逆运动学算法

针对非球型手腕6R机器人,设计并实现了满足工业实时性和高精度要求的逆运动学算法.采用基于Liu方法的析配消元过程和雅可比伪逆法相结合的逆解方法,析配消元过程中引入矩阵条件数来确保选出更"好"的矩阵作进一步计算,对于矩阵条件数过大或矩阵无实数域特征值的情况,切换到雅可比伪逆法,使得原Liu方法不可解的位置(即关键矩阵均不满秩的情况)可以求解.对任一型号的6R机器人只需要一次符号计算得到各关键矩阵,然后将一元16次方程的求解转化为矩阵特征值的求解,减少了累积误差,提高了运算精度.实验结果表明:提出的算法平均计算时间为0.37ms,描述机器人末端位姿误差的综合指标达到1×10-10以内.     

基于MATLAB的6R机器人逆运动学求解分析

本文通过D-H方法建立6R机器人坐标模型,将机器人末端执行器位姿~0T_h逆解问题转化为末端腕部点位姿~0T_6的逆解问题,排除~0T_h中含常量d_6的多项式,大大简化了求运动学逆解的复杂度。通过反变换法求得6R机器人逆解,提出以"最短行程+关节运动同向"为原则确定机器人最优逆解的方法,可以降低机器人运动能量消耗,同时减少关节运动换向,提高机器人运行稳定性和可靠性。利用MATLAB进行编程,设置6R机器人"关节加权系数"及"关节运动同向加权系数",对上述运动学逆解求解及优化方法进行了验证,说明该分析方法是有效性的。     

能量最优组合偏置推力分配算法

针对海洋环境力较小、方向频繁地大角度变化,动力定位船舶控制系统要求推进器发出较小推力,甚至零推力的特殊工况,为实现控制力成功分配的目的,采用组合偏置的思想,考虑了组合偏置的推进器数量、组合形式和偏置量等多方面影响因素,基于功耗最小的目的,设计了一种能量最优组合偏置推力分配算法.仿真结果验证了该算法能够实现控制力的分配.与现有其他算法对比表明,该算法能够有效地减少功耗,实现能量最优的目的.     

基于动力学模型的工业机器人导纳控制研究

提出了一种基于动力学模型的导纳控制算法,用来实现机器人末端力和位置的柔顺控制,可以在速度模式下控制机器人运动,以保证无外力接触时的轨迹跟踪精度.首先,根据牛顿-欧拉法建立机器人动力学模型;然后,通过粒子群算法辨识动力学模型参数,得到完整的动力学模型;在此基础上,计算机器人末端位置误差和外力,利用设计的导纳控制器实现机器人的柔顺控制,用Matlab的Simulink仿真模块验证了基于动力学模型导纳控制的有效性和可靠性.仿真结果表明:机器人末端没有与环境接触时,具有较高的跟踪精度;与环境接触时,机器人末端会产生位置误差和外力,从而实现机器人的柔顺控制.     

2DOF空间3-RPS并联机器人位置运动学混合算法

空间2自由度并联机构可用于高作用力下精确控制姿态的两个分量的工作场合.建立了2自由度3-RPS并联机器人的位置运动学约束方程;对其正逆运动学算法进行了讨论.对求解并联机器人位置正解的杆长搜索法进行了改进,并结合解非线性方程组的拟牛顿法,提出了一种能解决方程组多解并且计算精度较高的混合算法,推导了2自由度3-RPS并联机器人位置反解的求解过程.通过实例验证了算法的正确性和所能达到的精度.     

非正则变距偏置曲线自交点去除算法

为消除最大偏置距离对变距偏置曲线的限制,拓展变距偏置曲线在CAD/CAM中的应用范围,给出了非正则变距偏置曲线中自交点探索和去除算法。算法应用基曲线的法线扫描变距偏置曲线,采用曲线上的点为圆心、偏置距离为半径的圆限制法线的长度范围。该算法可探测并去除非正则变距偏置曲线中的自交区域,实例验证了该算法的有效性。     

复合式离心泵叶轮短叶片偏置设计分析

建立了一个衡量离心泵叶轮短叶片偏置设计的准则:短叶片的布置位置应使叶轮流道内可能出现的回流区域为最小的原则.依此原则,文中以滑移理论为工具,实例分析计算了短叶片在不同偏置位置时叶轮内部的回流情况,进而得到了离心泵叶轮短叶片应偏置的最佳位置.该例的计算结果和从中所得结论与实测数据和结果完全吻合.     

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的速度、加速度运动学分析

设计了立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型.在竖直平面上对末端执行器模型进行了速度、加速度运动学分析,包括速度、加速度运动学逆解.用力矩平衡法确定其质心位置,对位姿运动学模型进行了一阶、二阶求导,得出了运动学速度、加速度逆解模型.根据封闭矢量三角形法则,求出了速度运动学逆解模型,给出了运动学速度逆解Jacobian矩阵.在规划的椭圆轨迹下,采用Simulink仿真软件进行了末端执行器质心的速度、加速度和绳速度变化规律的仿真,并搭建了控制系统的硬件设备.研究表明,在所规划椭圆轨迹下,所有绳速度、加速度的变化是连续的且求解速度、加速度逆解的算法正确、通用.     

5 自由度机器人操作器运动学逆问题的解析解

为求解5自由度机器人操作器的运动学逆问题,本文提出了一个完整的简化求解方程组,并利用此方程组求得具有解析解的5自由度操作器的8类结构形式及具有球型手腕的6自由度操作器的运动学逆问题的解析解.     

并联机器人机床运动学正,逆解

基于一般ＳＴＥＷＡＲＴ机构研制的并联机器人机床是新一代智能化金属切削加工机床。然而，机床的运动学位置正、逆解呈强非线性，求解困难，出于机床精度的需要，本研究的模型样机在结构上采用了滚珠丝杠传动，因此又带来了关节运动耦合，导致机床运动学位置正、逆解求解更加复杂。利用运动学等效的原则，引入整机等效串联机构及分支等效串联机构，以等效广义坐标为中间变量建立机床运动学正、逆解求解迭代算法。仿真与控制实验表明     

带刚性臂的空间绳系机构偏置控制

通过系绳与机构间串联的可控刚性臂作为偏置控制器,对由轨道偏心率弓』起的系统面内运动发散动力学问题进行分析,研究了空间绳系机构系统的位置-9姿态最优控制问题．利用Gauss伪谱法,将绳系机构位置与姿态最优控制离散为大规模动态规划问题,借助非线性规划方法求解,并引入状态反馈补偿来抑制系统的初始扰动．数值结果表明,偏置机构的引入提高了系统面内运动发散的轨道偏心率,机构的位置与姿态控制可相互解耦,以系绳张力、刚性臂转动加速度和绳系机构上的动量轮作为控制输入,降低了动量轮的控制力矩,状态反馈跟踪补偿控制器有效消除了系统的扰动影响．     

一种直接序列扩频系统的大频偏二次捕获算法

研究多普勒频偏大于码元速率的扩频信号捕获问题和大频偏估计的模糊问题,提出了一种扩频系统的大频偏二次捕获算法,并提出了二次捕获概念.该算法采用时频并行搜索的大频偏估计完成频偏预估计和补偿,将准基带信号的频偏预估解扩值进行预处理后构造相邻频点,并依据该频点对输入信号进行二次捕获消除频偏粗估计的频点模糊,完成大频偏下的正确捕获输出原始数据信息.仿真和实测结果表明,该算法采用时频并行搜索的大频偏预估计、FFT细频偏估计与二次捕获相结合的方法可以有效缩短二次捕获的时间,满足大频偏下载波快速同步要求,提高了低信噪比通信环境下的捕获概率,算法实现简单、灵活,频偏估计精度高.     

周期和相位差快速调整策略

在城市交通信号协调控制中,当需调整周期相位差时,应尽快完成调整.论文探讨了如何从原方案尽快平稳过渡到新方案的问题,提出了一种周期相位差协调调整的快速算法,并进行了算例分析.该算法既可用于城市交通多时段定时协调控制算法中,也可用于城市交通实时协调控制算法中,具有一定的实用价值.     

Offset曲线的区间多项式逼近

用一个较简单的逼近格式去逼近：Bezier曲线的offset曲线，即用一个三次参数曲线去逼近offset曲线．通过分析逼近误差而由此给出了offset曲线的区间多项式逼近，即得到了一个包含offset曲线的区间Bezier曲线．同时给出了区间Beier曲线的区间控制点的大小与Bezier曲线控制顶点之间的关系．最后举出实例说明这种逼近方法可以与细分技术结合达到很好的逼近效果．     

一种适合软件无线电的载波相位和频差估计算法

提出一种适合软件无线电的载波相位和频差估计算法.该算法利用并行方法估计有频差时的载波相位.在此基础上,基于MMSE准则计算载波相位的轨迹,得到频差和初始相位.该算法计算量小,可全数字实现,适用于线性和非线性调制,利用QPSK调制信号进行仿真.结果表明,用该算法可以精确估计载波相位和频差,有效地降低系统的误码率.     

一种基于相关序列的OFDM频偏估计算法

提出了一种改进的整数倍频偏估计算法,此算法基于已知频域前导序列及其共轭移位序列的Hadamard积构建一个具有良好自相关性能的相关序列,再利用相关运算估计频偏.利用蒙特卡洛仿真方法,分析了新算法的测度函数在高斯白噪声信道条件下的均值和方差分布特性.将新算法应用于IEEE 802.16d系统中进行仿真,结果表明,该算法能够克服大定时偏移带来的影响,在信噪比大于10 dB时具有精确的整数倍频偏检测概率,且算法复杂度没有明显提高.     

基于一种半开式滑槽球副的3-PSP并联平台设计

提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度.基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,通过对此机构进行的运动分析和支链的精度分析,导出各个支链的逆解方程,同时根据影响支链运动精度的各个因素给出支链系统误差的线性补偿方程,证明此并联机构具有易于控制、运动精度高的优势.