基于极大似然估计法的磁力计误差补偿算法

针对现有三轴磁力计误差补偿速度慢、需要外部辅助设备、磁力计和惯性传感器组合存在多传感器轴位敏感重合误差问题,提出了一种基于极大似然估计法(maximum likelihood estimation,MLE)的快速有效的磁力计误差补偿算法.根据传感器组合系统中误差来源建立测量误差模型,建立高斯分布的极大似然参数估计模型,用牛顿最优法解算出误差补偿参数,并给出求解理想初始值的算法.仿真数据显示,补偿后的磁力计航向角解算精度达到0.81°,相比补偿前精度提高94.9％.实验结果表明,该算法可简单快速的实现误差补偿,多传感器轴位敏感重合误差得到校准.     

负载扰动下磁浮车辆多点悬浮建模与控制

以同济大学磁浮交通工程技术研究中心研制的低速磁浮车辆为研究对象,研究非线性时变扰动下多点悬浮的控制算法设计及优化问题。建立多点悬浮的非线性数学模型,并基于交叉耦合控制算法对各个悬浮点的输出误差进行补偿。与单点比例-积分-微分(PID)控制算法的比较结果表明,基于交叉耦合的反馈控制算法,能够克服以往基于假设完全解耦设计出的控制算法的不足,具有较高的控制精度和较强的鲁棒性。最后,通过试验验证负载扰动下交叉耦合反馈控制算法的有效性。     

激光快速成型系统的误差分析与校正

为进一步完善激光快速成型工艺,并提高快速成型技术的制造精度,对立体成型技术中广泛使用的振镜扫描系统进行了理论分析,提出并实践了一种新的校正算法.该算法用理论数据与激光束在相应点的实际数据进行比对,制成校正表,按插值算法校正实际的枕形畸变及其它误差.这种算法适用于使用振镜实现二维扫描的系统,能对应用这种原理工作的激光成型设备进行现场校正,并且能完全满足规定精度.     

基于BP算法的光纤传感器非线性位移补偿研究

针对光纤位移传感器应用中存在的非线性问题,提出了以神经网络为补偿环节,结合传感器构成的一种非线性补偿模型.基本思想是采用BP算法,以传感器的输出作为神经网络的输入样本.传感器的输入位移为神经网络的期望输出,通过调整神经网络权值使神经网络的输出与期望值近似,实现位移测量的非线性补偿.实例仿真结果表明该方法有效提高了精度,是一种有效的传感器非线性补偿方法.     

基于改进预瞄跟随算法的新能源汽车转向控制研究

为了解决传统预瞄跟随算法应用于新能源汽车转向控制导致在转弯曲率过大路况下车辆易脱离路径的问题,对预瞄跟随算法改进并应用于汽车转向控制中,将预瞄点设定为当前车速下经过时间T到达的路径上的点,采用预瞄跟随最优曲率驾驶员模型的预瞄点快速搜索,并将改进算法在Dymola软件构建的新能源汽车转向控制模型上进行验证.和传统预瞄跟随...     

轮廓误差补偿算法研究

针对轨迹跟踪的轮廓误差补偿算法的缺陷,研究了交叉耦合控制算法、局部任务坐标系、全局任务坐标系等控制算法,进行了详细的理论计算与推导.以两轴联动装置作为研究载体,对这两种补偿算法在交叉耦合控制领域的应用进行了深入对比分析与探讨.基于Matlab/Simulink进行了计算机仿真,结果显示,在低速圆形轮廓跟踪下局部任务坐标系算法效果良好,而在高速和大曲率的椭圆轮廓轨迹跟踪下,全局任务坐标系算法比局部任务坐标系算法具有明显优势.     

基于肺部CT影像的针道识别关键技术研究

为了获得CT引导的肺部近距离放射治疗术中实际针道位置并且辅助术中顺利进行剂量优化步骤,本文提出了一种自动针道重建算法.基于预检验模型参数评估技术、局部随机样本一致性(RANSAC)算法与主成分分析(PCA)法相结合的局部优化算法,所提出的改进的RANSAC算法能够快速、精确、稳定地将针轴提取出来.相较于传统的RANSAC算法,本文首先运用预检验技术加速了传统算法的迭代过程,以便于提高整体拾取效率;其次为了解决传统算法拾取精度较差的问题,先通过局部随机样本一致性算法获得一个近似较优解,而后利用PCA法最小化所有局内点的误差以得到最终的最优解.针尖点的具体位置可以通过搜索针轴方向灰度的变化而确定.此外,同一张切片上的多根针通过连续局内点删除算法能够一次性被分割出来.模拟数据结果表明,改进后算法的分割精度要明显高于传统的RANSAC算法所得的结果,并且随着局内点占比下降拾取时间并没有发生较大的上升.此外,本文的算法也在实际的肺部近距离放射治疗图像中得到了验证,实际病例实验中以手动分割的结果作为算法所得的结果的参照物.实验结果表明,针轴方向和针尖点的平均误差分别被控制在1.4°和0.85 mm以内,且平均每根针的分割时间为0.238 s.     

龙门移动式双驱进给系统定位误差补偿方法

针对双驱进给系统结构的特性,提出了双轴定位误差建模与补偿方法.分析影响双驱进给系统定位精度的误差来源,建立基于双轴误差数据的龙门移动式双驱进给系统的速度-位置定位误差预测模型.采用开放式数控系统,提出基于交叉耦合的双驱进给系统定位误差补偿方法.在误差补偿过程中考虑双轴动态耦合特性与同步误差和单轴跟随误差耦合作用对误差补偿的影响,并进行误差补偿实验验证.实验结果表明所提出的误差补偿方法提高了龙门移动式双驱进给系统的定位精度和同步精度.     

基于ROS四轴飞行器的路径规划

针对四轴飞行器很难通过运动控制来完成快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)所生成运动轨迹的问题,提出动力学和运动学约束的RRT算法.采用固定最终状态和固定最终时间控制器改进算法,通过动力学和运动学约束产生四轴飞行器可执行的路径,对比实际四轴飞行器行走的路径与期望的路径,对R...     

基于状态观测和反馈的伺服系统位置控制器

为了提高永磁同步电机伺服系统中的位置控制性能,提出一种基于状态观测器和状态反馈的位置控制器.状态观测器可以利用较低精度的位置传感器来准确观测负载转矩、转子位置和转速.基于状态空间算法的位置控制器通过合适的零极点配置,可以提高位置控制性能.利用观测的负载转矩可以把负载的变化作为系统扰动进行补偿.仿真和实验结果表明: 该控制器与传统的比例积分微分控制器相比,位置控制快速准确并且没有超调,在负载变化时系统仍然能够保持很好的稳定性和控制精度.     

轨迹误差建模的多轴联动机床轮廓误差补偿技术

为了提高数控机床多轴联动加工精度,减小由传动机构和运动部件质量、刚度、阻尼及摩擦等因素造成的轮廓误差,针对交叉耦合控制参数难以选择及容易使系统不稳定的问题,提出了一种针对多轴联动机床进行运动轨迹误差建模和补偿的方法.该方法通过测量机床的典型实际联动轨迹,来建立轮廓误差模型,实现了加工过程轮廓误差的实时估算和补偿.通过对x、y轴工作台的联动轮廓误差建模和补偿实验,证明此方法可以显著减小圆弧及曲率连续变化曲线轨迹的加工误差,从而提高了在高速条件下的数控机床多轴联动的加工精度.     

激光陀螺惯导系统硬件增强角速率输入圆锥算法

根据机械抖动式激光陀螺捷联惯性系统的角速率以及角增量输出原理,提出了一类利用角速率及其硬件积分角增量输入的新圆锥误差补偿算法,即硬件增强角速率输入圆锥算法.在分析经典圆锥运动误差基础上,给出了新算法的旋转矢量通式,并推导了这类圆锥补偿基本算法及其优化算法补偿系数通式.对新算法误差主项和补偿系数的规律性分析以及进一步的仿真结果表明,硬件增强角速率输入算法具有较高的精度,是提高角速率输出捷联惯导系统姿态算法精度的一种新思路.     

角度约束路径法的网格曲面兴趣区域边界快速交互选取

提出角度约束路径法,快速获取三角网格曲面上任意两顶点间一条由网格边所组成的路径.该算法是一个从起始点开始不断向前传播的过程,计算量仅与两顶点间的曲面区域有关,故算法的时间复杂度(O(n))优于Dijkstra算法(O(n log n)).试验结果表明:角度约束路径法的执行快速、有效;基于该方法可实现三角网格曲面兴趣区域边界的快速交互选取.     

PV系统变电压MPPT算法及其仿真研究

一种高效的最大功率跟踪方法对于提高光伏发电系统的输出效率是非常重要的。常用的恒定电压跟踪算法在快速跟踪最大功率点的过程中存在跟踪效率差、精度低和适应性差等问题。经过理论分析与仿真研究,发现同一块太阳能电池在相同的温度和照度,不同的二极管反向饱和电流Io和品质因子n的情况下,输出的光生电流是相等的。结合爬山法得到实际的n和Io后,爬山法就不需要了。本文构建的跟踪最大输出功率的新颖的变电压MPPT控制算法可与天气状况相匹配,快速找到最大功率近似点,而通过综合补偿,可以准确跟踪到实际的最大功率点。最后,结合变化的天气情况,验证了该算法的正确性与有效性。     

预测控制方法在位置跟踪控制中的应用研究

将预测控制与前馈控制相结合 ,提出了一种适合于位置跟踪系统控制的复合控制算法 .对该算法的稳态跟踪性能进行了理论分析 ,并针对一快速成型系统的X轴永磁交流伺服电机的控制进行了仿真和实时控制实验研究 .结果表明 ,该复合控制算法具有很好的鲁棒性能 ,其跟踪性能比不带前馈分量的预测控制算法更好     

基于体对角线机床位置误差的激光矢量测量分析

机床空间位置误差的测量和补偿是提高加工精度的重要手段。通过分析机床沿4条体对角线的位移误差与空间位置误差间的矢量关系,提出了利用体对角线多步运动测得的位移误差分离机床运动轴位置误差的矢量分析方法。分析结果表明,新方法不仅可以反映机床的几何精度,而且可以快速分离出3个运动轴的9项位置误差,为实施数控机床的空间位置误差补偿提供了理论基础。     

电子罗盘在非开挖地下管线三维探测中的应用

提出一种非开挖地下管线探测的新方法,即利用高精度的电子罗盘测得地下管线的等距离离散点的空间方位角度信息,通过曲线重建算法重建出地下管线的空间位置形状.电子罗盘是由三轴磁阻传感器、两轴倾角传感器和MCU构成,为了提高电子罗盘的测量精度,必须对其进行环境干扰补偿和罗盘处于非水平状态时的倾斜补偿.该文详细阐述了环境磁场干扰补偿原理和倾斜补偿原理,对系统的误差分别进行了理论分析计算和试验验证,并给出了试验数据和结论.     

二维PSD非线性修正共轭梯度算法

根据光电位置敏感器件的原理和光点位置方程分析了PSD的非线性成因,并根据PSD的非线性特点,提出用神经网络的共轭梯度算法对PSD的非线性进行补偿·利用神经网络共轭梯度算法具有逼近任意非线性函数的特点,通过神经网络建立PSD实际输出与其理想值之间的非线性映射关系,实现光电位置敏感器件非线性补偿·计算机仿真表明,该方法不仅能有效地消除非线性的影响,而且在神经网络的输出端得到期望的线性输出·从而使PSD的B区获得了与A区近似的线性度,故在不增加成本,不改变测量设备复杂度的情况下,扩大了测量范围,提高了B区的测量准确度及数据的置信度·     

基于交叉耦合控制的双电机同步控制系统研究

为了提高控制精度,对双电机位置同步性能进行了研究。建立了基于虚拟主轴的双电机位置同步控制系统模型。推导了双电机位置误差传递函数数学模型,并分析了典型输入情况下的位置同步误差。设计了交叉耦合控制器,实现双电机同步位置误差的检测与补偿修正。利用MATLAB对双电机位置同步的典型输入进行仿真,并构建了同步控制实验系统。仿真和实验结果表明,基于交叉耦合控制方式的双电机位置同步控制系统具有良好的抗扰动性能,在阶跃、斜波等典型输入情况下,位置同步控制精度至少可提高10倍。     

二阶非完整平面3R欠驱动机械臂位置控制

为解决中间关节是欠驱动的平面3R机械臂末端点位置控制问题,提出了一种基于轨迹规划与跟踪控制方法.根据系统数学模型、几何关系和期望位置,利用差分进化算法求解所有连杆的目标角度.首先,构造Lyapunov函数设计控制器使得第一、第三连杆到达目标角度;然后,根据系统约束关系,对第一连杆进行轨迹规划,并利用差分进化算法优化轨迹参数;当第一连杆跟踪轨迹后,第二连杆被间接控制到目标角度.最后,基于Lyapunov函数设计控制器使第一连杆跟踪规划轨迹,并维持第三连杆状态不变,使系统末端点从给定初始位置到给定期望位置.仿真实验表明,在33.94 s时,系统末端点能够稳定到目标位置(0.2,0.8) m,对于不同的初始位置和期望位置,轨迹规划与跟踪控制方法同样有效.