一类少自由度并联构型装备运动学标定方法研究

以一种外副驱动含平行四边形支链的三平动自由度并联机床为对象, 研究少自由度并联构型装备运动学标定方法. 首先建立末端可控与非可控位姿误差与结构误差的映射关系, 并据此构造出具有分层递阶格式的参数辨识模型. 针对少自由度并联机构的特点, 提出一种通过修正系统输入实施误差软件补偿的方法, 并通过实验验证其有效性.     

一种三自由度并联机构几何误差建模、灵敏度分析及装配工艺设计

以一类含平行四边形支链的三平动自由度并联机构为对象, 利用空间矢量链分析方法, 构造出末端位置和姿态误差与几何误差之间的映射关系, 明确揭示出影响这种机构末端不可补偿误差的几何误差源, 并借助灵敏度分析提出抑制该类误差的装配工艺. 研究成果已应用于一台并联机床主模块的研制, 并对指导同类装备的设计与制造具有普遍的意义.     

并联机床的非线性特性及其在插补精度分析中的应用

应用微分几何的观点研究了并联机床关节空间输入向量与工作空间输出向量之间的运动学非线性特性. 提出了应用并联机构正解解轨迹的曲率, 对解轨迹的弯曲和等间距输入映射到解轨迹上的不等间距输出的非线性程度进行度量的方法. 通过对并联机构非线性引起的插补误差的分析, 给出了这种非线性曲率度量方法在涉及并联机构非线性的分析中的应用实例. 以并联机床VAMT1Y为例进行了分析计算, 并与正解数值算法得出的结论进行了比较研究.     

离子束修正光学镜面误差中拼接加工方法研究

由于离子束加工机床工作运动空间的限制, 为了加工大型光学镜面, 本文提出了一种全新光学镜面加工方法——拼接加工方法. 论文首先从理论上分析解决了拼接加工工艺的系列关键技术问题, 如： 面形控制模型、拼接加工驻留时间解算算法、加工定位参数辨识与补偿等. 基于CCOS成形原理, 通过分析拼接加工面形控制机制, 建立了光学镜面拼接加工有限域叠加的非线性面形控制模型; 依据拼接加工有限域非线性问题特征, 提出了基于Bayesian原理的改进型SRL迭代法较好地解决了拼接加工的驻留时间求解问题; 通过分析拼接加工中对刀误差和材料去除率对加工精度和加工面形的影响分析, 提出了一种光学镜面离子束定位误差、去除率等工艺参数辨识算法. 通过上述研究, 首次建立了光学镜面离子束拼接加工基本加工理论、方法和工艺流程. 拼接加工工艺实验表明： 误差补偿后的加工收敛率可达10. 本文提出的理论和方法通过有效地解决拼接加工的关键技术问题使拼接加工与全口径加工一样, 能够实现对镜面的精确修形. 与此同时大大节约了加工系统制造和加工成本.     

一种规避并联机构转向点奇异问题的新方法

提出了一种规避并联机构转向点奇异性问题的扰动函数方法．通过研究并联机构的构型分岔特性发现，单输入参数下的第2类奇异问题属于转向点奇异类型，并将并联机构通过转向点的模式划分为：保持的构型、非保持的构型和轨迹路径构型3种方式．研究扰动对构型分岔特性的影响表明，扰动使未受扰动系统的构型曲线在奇异位置附近被有限分离，且没有共同的奇异点．根据这一发现，提出了规避并联机构转向点奇异性问题的扰动函数方法，并给出了并联机构以保持的构型和非保持的构型通过转向点奇异位置的扰动函数构造方法．     

基于自适应抽样的超点检测算法

超点是在一个测量时间区间内链接了大量源IP（宿IF）的宿IP（源IF），实时超点检测对网络安全和管理具有重要意义．现有的算法不能控制内存空间的使用和超点的测量精度，论文提出了一个具有自适应抽样功能的超点实时检测算法．该算法采用流抽样保留技术以减少非超点的测量并提高超点的测量精度；设计一个数据流结构维护流记录，并统计补偿Hash映射中产生的冲突；提出一个基于不等概率的自适应策略以维护内存空间．采用实际网络数据将论文的算法和其他算法进行分析比较，实验和数学分析表明论文算法在资源可控性、测量精度等方面优于现有的其他算法．     

基于真实机器的装配公差分析方法

机器上目标要素的位置误差是零件几何误差和装配误差共同作用的结果．为了研究装配基准的几何误差在装配链中的传递和变换，提出基于真实机器模型的装配积累误差建模与分析方法．首先，采用控制点变动模型表示零件几何要素，利用蒙特卡罗模拟方法生成几何要素相对于公称位置的变动实例．然后，根据理论正确尺寸确定几何要素相对于基准参考框架的公称位置．第三，提出基准参考框架建立方法，根据基准要素实例确定目标要素的测量基准参考框架．最后，提出装配接触模型，根据装配顺序和基准要素位置实例确定测量基准参考框架相对于装配基准体系的位置．通过以上4个过程计算装配链中所有关联要素在机器坐标系下的位置，获得装配基准体系的几何误差在装配链中的转递和变换关系．将真实机器装配情况模拟分解为4个模块化过程，可以实现装配误差分析的自动化．以三平面定位的轴孔装配的装配间隙计算为实例，验证了本文提出的方法．     

一种2自由度球面并联机构动力学建模与伺服电机参数预估

TriVariant-B是一种新型5自由度混联机械手，由一个2自由度球面并联机构和1条与之串接的两转动一移动串联运动链组成，具有工作空间／支链行程比大及可重构性强等优点．在建立其2自由度球面并联机构逆动力学模型的基础上，提出一种可根据对末端执行器速度及加速度要求，预估机构中伺服电机转子惯量、额定转速及峰值转矩的方法，并结合样机开发验证了该方法的有效性．     

互耦条件下双基地MIMO雷达的收发角度估计

阵元互耦的存在会使双基地MIMO雷达多目标定位算法的性能恶化．利用发射和接收互耦矩阵的带状、对称Toeplitz性质，提出了一种基于ESPRIT的双基地MIMO雷达收发角度算法，并针对现有参数配对算法中存在参量兼并的问题，给出了一种改进的自动配对算法．仿真结果表明：在存有相同发射角／接收角时，本文算法仍能有效实现多目标定位，无需进行谱峰搜索和额外的目标配对；本文算法对互耦系数自由度和扰动误差的稳健性优于MUSIC-like算法，并且具有更高的估计精度．此外，还推导了确定信号模型下收发角和互耦系数的CRB（Cramer—Raobound）．     

一种单相机三维体视PIV技术及其应用

三维体视粒子图像测速(Volumetric PIV)是获得空间体内三维速度场的激光测速技术.本文详细介绍了一种单相机三维流场测速新方法,其原理是在相机与被测流场之间加装一个三棱面特效透镜,光线通过该透镜三个棱面的折射能实现多相机不同视角成像的效果,经过三维粒子的重构,进而实现三维体视PIV的测量.论文对三维空间标靶标定、标定函数的自修正和三维粒子重构进行了误差分析.在零质量射流涡环测量方面的应用表明,该方法能够获得零质量射流涡环三维流动结构的时序结果,且具有较高的测量精度,体相关分析经过两次迭代后速度矢量的辨识率能达到95%左右.涡结构的辨识分别采用了ci与涡量判据,通过比较可以看出ci判据能有效的消除射流剪切流动的影响,对旋涡结构的辨识明显优于涡量判据.     

数控机床高速微线段插补算法与白适应前瞻处理

数控加工在机械制造领域具有举足轻重的作用，如何在满足加工精度和机床加速度约束的前提下提高加工速度是数控加工的一个关键问题．在由G01代码产生的连续微小直线段加工中，通过线段连接处的速度是制约加工速度的瓶颈．本文提出一种在直线加减速方式下，满足加工精度要求，充分利用机床各驱动轴最大加速能力用多个插补周期进行拐角过渡的方法，来提高线段连接处的通过速度．该方法在一定意义下实现了时间最优加工．本文还提出一种新的前瞻处理与动态修调方法，有效提高了整体加工速度．以上算法在蓝天数控系统上进行了实际加工验证．与若干已有算法相比，根据机床加工参数不同，加工速度提高了50％～180％；同时获得较好的加工质量；算法能够满足实时在线加工需求．     

一种以特征线为中心的曲面特征表示方法

由于自由曲面特征形状复杂多样，难以有效地进行参数化表示．本文提出了一种以特征线为中心的曲面特征层次参数化的表示方法．该方法将特征线作为曲面构建的基本单元，将特征线划分为几何层、约束层、语法层和语义层，利用特征线信息对曲面特征进行参数分层，实现曲面特征的整体形状和局部形状的层次控制；在参数化表示上，按不同自由度分为半自由和完全自由曲面特征，并对曲面特征进行了统一的定义表示．实验结果表明，本文方法能够表达多种形状的自由曲面，在高层语义参数层面上方便地编辑曲面特征，是一种有效的曲面特征表示方法．     

基于AFM偏转信号的下压效应补偿及样品表面特性测量方法

原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）作为微纳米研究中的重要工具,被广泛地应用于微纳米尺度上样品表面高度的测量.但是,AFM扫描时针尖对样品存在下压效应,即扫描得到的样品表面高度由于针尖施加的压力而小于其真实值.而至今为止,还没有一种快速、有效的补偿下压效应所带来的高度测量误差的方法.本文通过对AFM工作原理及其下压效应机理的详细分析,充分利用AFM偏转测量和高度测量的信息冗余性及互补性,提出了一种利用数据融合和参数辨识来自动补偿AFM下压效应的方法。首先,通过力曲线概念分析了下压效应的产生机理;然后,从力曲线出发,提出一种基于信息融合和参数辨识的AFM下压效应的补偿方法.值得指出的是,由于力曲线斜率是样品表面弹性特征的一种有效表示方式,本文算法在提高AFM高度测量精度的同时,还能够自动（在线）地获取样品的表面弹性特征,从而进一步扩展了AFM的应用。最后,通过扫描滴在硅基底上的多壁碳纳米管以及云母基底上的石墨烯进行了试验研究,以验证该方法的正确性和有效性。     

利用电子放射源测试小孔成像结构的角度响应

能量粒子的投掷角分布测量对于磁暴、粒子加速机制等空间物理理论研究和空间天气的准确现报和预报具有非常重要的意义．利用小孔成像技术和位置灵敏探测器构建的小孔成像探测器可用于测量能量粒子的投掷角分布．小孔成像探测器的角度响应标定一般需要特殊的设备，如专门设计的粒子加速器．这种粒子加速器必须具备如下特点：出射粒子能量在中能范围；粒子在测量时间内均匀出射；粒子出射方向一致；单位面积束斑内粒子数量足够低．介绍利用带准直器的90Sr／90Y电子放射源测量小孔成像探测器角度响应的方法，并利用Geant4软件进行了仿真计算．试验结果表明电子放射源标定实验结果与Geant4仿真计算结果符合度良好，验证了上述方法的有效性．     

求解椭圆方程的径向基无网格配置法

针对一、二维椭圆方程构造了径向基无网格配置法；给出了解的存在唯一性；同时得到了基函数中自由参数c与求解精度的关系，以及节点均布时自由参数最佳取值的计算公式。将节点均布下得到的自由参数取值公式应用于节点任意排列的情况，其求解精度仍能得到保证，表明这种无网格方法对节点的位置不敏感。     

基于△DOR信号的高精度VLBI技术

在嫦娥二号（CE-2）工程中，我国首次开展了X波段ADOR测量实验，获取了ADOR信号的VLBI时延数据，并用于精密定轨．本文给出了CE-2中ADOR信号的VLBI测量与数据处理方法，结合我国VLBI测量系统对时延数据进行了误差分析及精密定轨分析．结果表明：ADOR信号的VLBI时延精度优于0．5ns，比利用S波段信标的测量精度提高约一个数量级．本研究成果为后续的月球及深空探测高精度测定轨提供了重要的技术手段．     

泄水建筑物过流面掺气设施的空腔长度

泄水建筑物过流面掺气是一种有效的减蚀方法．在掺气设施设计中有许多因素需要考虑，其中之一是空腔长度，它对掺气减蚀效率起着重要作用，而决定空腔长度计算精度的一个主要参数就是水流出射角．本文分析了影响水流出射角的结构参数和水力学参数，通过引进权重系数提出了考虑上述参数影响的4个改进的出射角计算公式；根据6个工程12个掺气设施的68组试验资料，包括模型和原型实测资料，运用误差理论，对4个改进的计算公式进行了比较，推荐了出射角的计算公式；用本文推荐的公式计算的空腔长度，与当前流行的5种公式的计算结果相比，本文推荐的计算公式具有较高的精度．     

空间进动锥体目标窄带雷达成像算法

弹道中段目标成像技术是弹道导弹防御系统的核心技术．由于弹道导弹中段飞行过程中具有空间进动形式，宽带ISAR成像雷达无法利用统一的相位补偿函数进行相位补偿，导致成像结果的模糊．本文提出一种利用窄带雷达实现空间进动锥体目标成像的算法，算法采用高分辨时频分析技术获取进动目标散射中心多普勒历程；采用广义Radon变换理论，提取目标散射中心的时频多普勒曲线参数，在参数空间内实现目标散射中心的二维重构．暗室测量数据的试验结果表明，算法可有效实现对进动目标的窄带雷达成像．     

三角曲面显式最佳降多阶的一个新颖算法

计算机辅助设计（CAD）系统中的数据通讯和数据压缩经常需要把参数曲面近似地降阶．而其中对三角曲面一次性降多阶是一个悬而未决的技术难题．文中把三角Jacobi基正交的代数性质应用到几何逼近，借助三角Bemstein基和三角Jacobi基相互转换的最新成果，自然地诱导出三角B6zier曲面一次性降多阶的一个新颖算法．此算法具有误差预测、显式表达、机时最少、精度最佳的4个特点：第一，降阶前可迅速判断是否存在满足给定公差的降多阶曲面；第二，全部降多阶运算仅需对曲面的控制顶点序列按词典顺序排序所写成的列向量执行一个矩阵乘法；第三，此矩阵无需临时计算而是从数据库中直接调用；第四，这张降多阶曲面在L2范数意义下达到最佳逼近效果．数值实验证实了理论推导的正确性，表明此算法对CAD系统的产品信息处理将会带来显著的应用效益。     

星敏感器高精度星点提取系统误差分析及补偿方法研究

星点质心位置提取系统误差是影响星敏感器姿态测量精度的重要因素, 从理论上提出这种误差的来源、大小和物理机制, 能够为进一步提高星敏感器精度提供有效的帮助.根据星点质心提取的物理过程, 分析误差的来源和大小, 利用频域分析方法, 从采样频率限制及采样窗口限制2 个角度出发对星点图像亚像元质心提取系统误差进行了理论分析, 导出了亚像元质心提取系统误差的解析表达式, 得到该系统误差与像点高斯半径、像点的真实位置及采样窗口像元数量的函数关系, 并在此基础上提出了以像点高斯半径为参数的误差补偿方法. 研究表明, 在进行了误差补偿后, 像点高斯半径在0.2~1.4 像元范围内, 3 像元窗口质心提取残余误差小于2×10^-3像元, 而5 像元窗口质心提取残余误差小于2×10^-4像元.