交互式自行车模拟器中的力觉反馈研究

力觉反馈系统是交互式自行车模拟器的重要组成部分，它主要模拟真实环境骑车过程中手把及脚踏板对骑车者产生的力反馈，使骑车者通过模拟器体验到真实骑车环境中的力觉。从骑车过程中骑车者的受力分析入手，设计了一套适合于交互式模拟器的力反馈软硬件，并着重分析了将虚拟环境中的自行车与模拟器力反馈硬件系统之间的反馈力准确映射方法。     

交互式自行车模拟器中自行车动力学研究

交互式自行车模拟器是集动感及力觉提示、力学仿真以及计算机图形学等技术于一体的动感模拟器系统，自行车动力学仿真模块是其仿真软件系统的核心。本文从分析自行车动力学特点入手，提出了两个弱耦合的动力学子模型——稳定性模型和振动模型来描述自行车在复杂路况下的运动，并研究了在模拟器环境下模型关键输入数据的获取方法。     

自行车碰撞事故的动力学响应仿真

基于多刚体动力学计算方法,通过对一起真实汽车碰撞自行车事故的仿真再现验证了模型的正确性,研究了碰撞后自行车骑车人的动态响应和身体损伤。然后分析比较了汽车对自行车不同碰撞速度下,骑车人的动态响应和损伤差别,模拟结果表明碰撞车速高低会影响骑车人身体部位与汽车的碰撞点位置及人体受到伤害的严重程度,以此可为鉴定类似碰撞事故起辅助参考作用。     

考虑维修车辆的公共自行车系统再平衡问题

城市公共自行车系统由于不均匀的需求分布,需要进行自行车再分配调度,并且随着系统的使用,待维修自行车的收集和运返也成为日常运营的重要活动.本文研究考虑了自行车运返维护的静态自行车再分配问题,是一种包含正常自行车和待维修自行车的双货物路径规划问题.针对问题建立整数规划模型,提出了基于动态规划的精确算法,并根据问题特性引入两条加速规则.基于多组随机生成算例进行实验计算,并且与CPLEX进行对比,此外还针对维修车辆的数量进行了敏感性分析.计算结果验证了两条加速规则的有效性,所提动态规划算法可以有效地求解该问题.     

基于软组织形变力学信息虚拟手术力反馈过程仿真

为了更好的实现对真实手术的力触觉模拟,利用质点弹簧模型建立了人体软组织的力学模型;应用四阶龙格库塔法解决了力学模型的计算问题;基于模块化设计思想完成了力反馈设备的设计;将力反馈设备通过ADAMS平台建模与力学算法程序相连接,实现了力学信息的传送过程和力反馈设备终端获取力学信息的模拟,该仿真对整个力反馈过程的进行实现了验证。仿真结果表明:力反馈设备可以实时获取力学信息。该项研究将虚拟现实与虚拟样机技术相结合,基于力反馈器虚拟设计实现力反馈过程的仿真模拟,为虚拟手术系统前期设计提供参考和设计依据。     

交互式自行车模拟器

对基于虚拟现实技术的自行车模拟器进行了系统研究。从系统总体结构出发,介绍了基于Stewart平台的运动提示机构,它提供给人运动的感受;把手和脚踏板力觉提示系统,对人进行力觉提示;视觉仿真系统,显示逼真的三维动态图形,从而增强了自行车模拟器的逼真度。最后对系统集成及各部份信息交互问题进行了讨论。     

考虑动态多时段借还车需求的城市自行车租赁系统规划模型

建立了一个自行车租赁系统规划模型。该模型考虑一天中动态的自行车借还车需求及租赁分区自行车和空闲停车位数量的动态变化，通过优化各租赁分区的自行车停车桩(或对共享单车为停车位)数量，以及运营时段初始各小区分配的自行车数量，在保证所有的自行车借还车需求均能得到满足的基础上，最小化总的投资建设成本。模型为一个大型整数线性规划问题，通过LINGO软件中内置的分支定界算法，可快速求得全局最优解。通过算例对该模型进行了验证。     

虚拟现实技术在机器人臂/灵巧手遥操作中的应用

将虚拟现实技术应用机器人臂/灵巧手遥操作系统中,完成了环境建模、人-机接口、精确的图形碰撞检测和抓握稳定性分析,并实现了对虚拟环境中模型的实时误差校正。利用该虚拟现实系统,结合视觉反馈和力反馈,完成了按按钮、拉抽屉、抓握灯泡等遥操作任务。     

一种基于OpenHaptic的软组织有限元形变模型

OpenHaptic是基于PhanToM设备的力反馈模拟编程环境,与原来常用的GHOST SDK编程环境相比有着不可替代的优势;因此,在OpenHaptic环境下进行力反馈相关研究具有十分重要的意义。充分探究了采用OpenHaptic进行空间力反馈模拟的实现方法,在分析现有软组织形变模拟方法的基础上,根据软组织形变模拟对真实感与实时性的要求,建立了一种基于有限元计算模型的形变处理方法。实验结果表明软组织有限元形变模型在OpenHaptic环境下完全满足软组织形变模拟的真实感与实时性要求。较早地探究基于OpenHaptic环境的虚拟手术相关实现技术并做出相应的研究成果对于基于OpenHaptic环境的虚拟手术相关研究具有重要的参考价值。     

力觉临场感时延界限的分析

力觉临场感系统中存在较大的通信时延和力反馈,造成系统的不稳定.本文从建立力觉临场感系统的时延动力学方程出发,利用差分微分方程组,对一维力觉-临场感系统分析一种较简单的情况,即从机械手与环境中的一个弹性体作用,该物体不发生位移而仅产生弹性形变.对力觉临场感系统在弹性环境下的时延稳定性进行分析,讨论了模型中各参数的影响,确定了时延界限的正确性.     

作流率基本入树嵌运算建立主导结构反馈模型

阐述用ＳＤ流率基本入树建模法对王禾丘能源系统生态工程主导结构的五棵流率基本入树作嵌运算，建立反馈模型，用其可增广流率派生入树、反馈环计算方法给出全部反馈环的过程与结果．     

状态空间设计方法的CAD

本文介绍状态空间设计方法的CAD软件工具,通过化Yokoyama或Hessenberg能控、能观标准型,分析系统的能控性和能观性,给出了状态反馈极点配置及观测器设计和输出反馈极点配置设计。     

线性系统同时极点配置的代数几何方法

利用代数几何方法,研究两个线性系统状态反馈和输出反馈同时极点配置问题。通过讨论代数几何中的有理映射是否为到上的,来判别线性系统的特征多项式的系数可否几乎任意配置,从而推导出两个线性系统状态反馈和输出反馈同时极点配置的充分条件。将此结论应用到同时镇定问题上,得到了两个线性系统同时镇定的充分条件,并证明了如果两个线性系统存在复反馈同时配置极点,则一定存在实反馈同时配置极点。     

线性反馈及部分变量非线性反馈控制陈氏混沌同步

对陈氏混沌系统的同步问题进行了理论分析 ,并证明了线性反馈控制同步规则。基于Lyapunov函数提出了几种基于部分变量的非线性反馈控制同步规则 ,其特点是仅需对响应系统部分变量施加控制就可以实现同步 ,而且同步速度较快。仿真结果证实了几种同步规则的可行性。通过与已有控制方法的比较 ,验证了同步响应速度快的特点。     

基于目标网的空中突击兵力使用方案的优化方法

依据计划活动的思维机制 ,建立了适应战役任务要求的突击目标网 ,据此给出优化空中突击兵力使用方案的一种有效方法 ,最后对有关参数进行了分析.     

MIMO系统中一种基于邻域的有限反馈方法

针对时间相干信道下多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)波束赋形系统提出了一种基于邻域的有限反馈方法.该方法利用相邻帧波束赋形码字间的相关性,将前一帧波束赋形码字的邻域内码字组成当前帧的新码本,从而降低反馈比特数,并给出周期性反馈和自适应反馈两种方案.仿真结果表明所提方案相比普通反馈方法能有效降低反馈速率,周期性反馈能显著降低反馈量但有一定的性能损失,自适应反馈能适当降低反馈量且没有任何性能损失.