双臂空间机器人惯性空间轨迹的非线性反馈跟踪控制

讨论了载体姿态及位置均不受控制的自由漂浮双臂空问机器人系统的轨迹控制问题.首先,根据双臂空间机器人系统的动量、动量矩守恒关系及系统的Jacobian矩阵,得出机械臂末端抓手加速度与关节角速度、角加速度的关系.然后,根据Roberson-Wittenburg方法推导出系统动力学方程.以此为基础,设计了自由漂浮双臂空间机器人系统机械臂末端抓手惯性空间轨迹的非线性反馈跟踪控制方案.仿真结果证明了上述控制方法的有效性.     

基于变步长随机行走算法的IC电源网络动态分析

针对传统随机行走算法加速策略在处理大规模电源网络时存在局限性的问题, 提出一种基于变步长的随机行走加速算法. 首先, 基于不同节点数目和阈值大小的实验对比, 分析传统随机行走加速算法和变步长随机行走加速算法的时间效率, 并证明变步长随机行走加速算法使电源网络分析效率得到极大提高. 其次, 证明随机行走算法具有空间局部性特征, 能进一步使运行空间得到释放. 通过对不同规模电源网络进行实验验证表明, 该方法能使算法运行空间得到优化.     

地铁车站长距离密贴下穿既有隧道结构的地震响应

为研究长距离密贴下穿地下空间结构的地震响应特征,以某新建地铁车站结构长距离密贴下穿既有隧道结构为对象,基于FLAC3D有限差分软件,建立三维数值计算模型。在输入日本阪神(Kobe)地震波的条件下,分析上部既有隧道结构在有无下穿地铁车站结构时的地震响应。计算结果表明:输入水平方向的地震波,有无地铁车站结构的隧道结构的位移-时程与加速度-时程曲线规律大致相同,均随深度的增加而减小,且变化趋势相似于施加的地震波。隧道顶板与底板的加速度反应时程曲线与基岩输入地震波的形态基本相近,隧道结构顶板的水平加速度峰值大于底板的水平加速度峰值。与单一隧道结构的位移-时程和加速度-时程曲线相比,密贴地铁车站结构对隧道结构的动力响应有减弱效果。下穿地铁车站对上部隧道结构的动力加速度响应有不同程度的减弱效应,且越靠近车站结构减弱幅度越大,下部车站结构的减震耗能现象存在于某一局部范围内。     

提高控制精度的并联机构速度规划算法

利用并联机构的动力学模型，对机构在笛卡儿坐标中基于驱动器空间限制的速度规划算法进行了研究，提出了基于驱动器空间限制的S形速度规划算法．该算法不仅考虑了运动中的速度和加速度，还考虑了加速度的变化即加加速度，从而得到更为精确的速度规划．仿真实验表明，S形速度规划算法在笛卡儿坐标中能够获得具有更好的位置和速度跟踪性能的高速高精度运动．     

地形抬升型微地形下台风风场计算模拟

福建省内多山地丘陵地貌,当台风经过山岭型微地形时,由于风速叠加效应和风压改变,在微地形附近空间的风速、风向、湍流强度和风压都会产生变化。每年台风登陆都对电网造成巨大的破坏,比如倒塔、断线。本文以流体力学理论为基础,采用计算流体力学方法,通过对实际地形的建模仿真,研究地形抬升型为微地形对风速的加速作用。计算结果表明地形抬升型微地形对风速有明显的加速作用,并且超过了国家标准规定,目前输电线抗风设计的执行标准存在偏低的问题。研究结果对输电线路的抗风设计具有一定的工程参考价值。     

无线传感器网络下的粒子滤波分布式目标跟踪算法

针对无线传感器网络环境下的机动目标跟踪问题,提出了一种描述目标机动加速度的目标状态空间模型,以此模型为基础开发出基于粒子滤波的单目标和多目标跟踪算法.基本思想是:在状态空间中通过寻找一组传播的随机样本来获得近似后验概率分布,并以样本均值代替积分运算,从而求得最小状态方差估计.仿真结果表明,所提算法可以较好地解决无线传感器网络环境下的机动目标跟踪问题,速度跟踪精度、机动加速度跟踪精度均较经典分布式粒子滤波算法分别提高20%、27%.     

基于自然驾驶数据的信号交叉口车辆跟驰行为特征分析

为明确城市信号交叉口的车辆跟驰行为特性,基于自然驾驶试验数据,对车辆在减速、加速跟驰状态的车头间距、车头时距和相对速度进行了分布特征分析以及与跟驰速度的相关性分析。结果表明：减速跟驰状态的相对速度主要集中于[-3m/s,1m/s],加速跟驰状态主要集中于[-1m/s,3m/s];减速跟驰状态和加速跟驰状态的车头时距随后车跟驰速度变化趋势相同,确定了跟驰速度小于20km/h的车头时距阈值;去掉跟驰速度小于6km/h的数据后得到的减速跟驰、加速跟驰状态车头时距和车头间距均呈正偏态分布,车头间距集中于5-30m,车头时距集中于1.5s-3.5s;两种跟驰状态车头间距、车头时距的5th、50th、95th特征值与跟驰速度具有较强的相关性。     

Fast acceleration of “killer” electrons and energetic ions by interplanetary shock stimulated ULF waves in the inner magnetosphere

Energetic electrons and ions in the Van Allen radiation belt are the number one space weather threat. Understanding how these energetic particles are accelerated within the Van Allen radiation belt is one of the major challenges in space physics. This paper reviews the recent progress on the fast acceleration of "killer" electrons and energetic ions by ultralow frequency (ULF) waves stimulated by the interplanetary shock in the inner magnetosphere. Very low frequency (VLF) wave-particle interaction is considered to be one of the primary electron acceleration mechanisms because electron cyclotron resonances can easily occur in the VLF frequency range. Recently, using four Cluster spacecraft observations, we have found that, after interplanetary shocks impact the Earth’s magnetosphere, energetic electrons in the radiation belt are accelerated almost immediately and continue to accelerate for a few hours. The time scale (a few days) for traditional acceleration mechanisms, based on VLF wave-particle interactions to accelerate electrons to relativistic energies, is too long to explain our observations. Furthermore, we have found that interplanetary shocks or solar wind pressure pulses, with even small dynamic pressure changes, can play a non-negligible role in radiation belt dynamics. Interplanetary shocks interaction with the Earth’s magnetosphere manifests many fundamental space physics phenomena including energetic particle acceleration. The mechanism of fast acceleration of energetic electrons in the radiation belt responding to interplanetary shock impacts consists of three contributing parts: (1) the initial adiabatic acceleration due to strong shock-related magnetic field compression; (2) followed by the drift-resonant acceleration with poloidal ULF waves excited at different L-shells; and (3) particle acceleration due to the quickly damping electric fields associated with ULF waves. Particles end up with a net acceleration because they gain more energy in the first half of this cycle than they lose in the second. The results reported in this paper cast a new light on understanding the acceleration of energetic particles in the Earth’s Van Allen radiation belt. The results of this study can likewise be applied to interplanetary shock interaction with other planets such as Mercury, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune, and other astrophysical objects with magnetic fields.     

基于变步长随机行走算法的IC电源网络动态分析

针对传统随机行走算法加速策略在处理大规模电源网络时存在局限性的问题, 提出一种基于变步长的随机行走加速算法. 首先, 基于不同节点数目和阈值大小的实验对比, 分析传统随机行走加速算法和变步长随机行走加速算法的时间效率, 并证明变步长随机行走加速算法使电源网络分析效率得到极大提高. 其次, 证明随机行走算法具有空间局部性特征, 能进一步使运行空间得到释放. 通过对不同规模电源网络进行实验验证表明, 该方法能使算法运行空间得到优化.     

电子竞技影响认知功能的作用机制

电子竞技作为新兴体育运动项目之一，受到了越来越多的关注.电子竞技对健康的影响是研究者感兴趣的一个主题.近些年来，习惯性电子竞技与认知能力之间的关系成为研究热点.通过对该领域研究进展的综述发现，习惯性电子竞技可以增强认知功能，主要通过注意功能、视觉空间功能和认知控制功能的提高、认知负荷的增大、技能习得的加快以及奖赏加工的增强等方面来实现.研究结果证实了脑的可塑性，同时表明习惯性电子竞技可以帮助人们更加有效地学习与工作.     

Wave acceleration of electrons in the Van Allen radiation belts

The Van Allen radiation belts are two regions encircling the Earth in which energetic charged particles are trapped inside the Earth's magnetic field. Their properties vary according to solar activity and they represent a hazard to satellites and humans in space. An important challenge has been to explain how the charged particles within these belts are accelerated to very high energies of several million electron volts. Here we show, on the basis of the analysis of a rare event where the outer radiation belt was depleted and then re-formed closer to the Earth, that the long established theory of acceleration by radial diffusion is inadequate; the electrons are accelerated more effectively by electromagnetic waves at frequencies of a few kilohertz. Wave acceleration can increase the electron flux by more than three orders of magnitude over the observed timescale of one to two days, more than sufficient to explain the new radiation belt. Wave acceleration could also be important for Jupiter, Saturn and other astrophysical objects with magnetic fields.     

质量时变系统的动载荷识别

研究质量时变系统的动态载荷识别技术,引入广义模态概念,在初瞬时的模态空间中利用模态叠加法得到部分解耦的动力学方程,结合考虑质量变化效应的虚拟变形法和Duhamel积分,构建反演动态力的2种分析途径.一种是基于加速度反演的连锁递推格式,另一种是基于位移和加速度反演的正则化求解格式.分析2个动载荷作用下的变质量多自由度系统,利用Euler中点辛差分方法求得系统的响应,将其叠加随机噪声以模拟测点响应,然后,应用2种模态力反求格式反演动载荷.研究结果表明,连锁递推格式计算效率高,但对加速度测量噪声敏感;正则化求解格式的稳健性较高.     

一种可行的临近空间高超声速目标航迹起始方法

针对传统算法在临近空间高超声速目标航迹起始中存在的问题,提出了一种可行的多规则快速航迹起始方法.在分析临近空间高超声速目标特性的基础上,首先通过高度约束和速度约束减少杂波干扰,建立可能航迹,然后利用速度约束和加速度约束建立候选航迹,最后通过角度约束来剔除V字形航迹和确定真实航迹,并进行了Monte Carlo仿真.结果表明:该方法能够在杂波环境下对临近空间高超声速目标进行航迹起始,并且正确航迹起始概率高,虚假航迹起始概率低,平均航迹起始时间短,具有较好的工程应用前景.     

空间微调装置结构研究

就干涉式红外傅里叶光谱仪,研究确定空间微调机构应有的功能特征及其实现方法。按星载应用要求的简单而可靠,设计微调装置结构;并通过对结构扰度的理论分析,用有限元方法对机械结构建模,进行模态、加速度、正弦振动和随机振动的分析,得到满足仪器要求的结果。     

平摆动复合振动筛的动态仿真分析

为详细了解筛网在空间中的运动轨迹,根据曲柄摇杆与凸轮机构工作原理,推导出平摆动复合振动筛筛网在空间中的位移方程, 基于实体建模技术和虚拟样机技术对筛网上任意点进行了运动轨迹分析,对质心点进行了速度、加速度、角速度、角加速度仿真分析。结果发现,此振动筛筛网上从入料口至出料口各点的运动轨迹为类似椭圆形状,长轴位置呈现逆时针旋转;在水平方向的最大振幅逐渐减小,竖直方向上的最大振幅先减小后增大;质心点位置受水平往复力较大,可有效防止卡塞现象,垂直方向往复力较小,增加物料与筛面接触时间,提高了筛分效率。     

关于我国地下空间建设用地使用权土地出让金估价模式的设想

当前,理论界和实务界均提出了许多有关地下空间建设用地使用权土地出让金估价的方法。影响该估价的因素很多,一般包括土地同一供需圈的地价、地下空间建筑所增加的建造成本、地下空间开发与地表开发利用效能递减比例等因素。综合各方因素,地下空间建设用地使用权土地出让金=(参考地价—地下空间建筑所增加的建造成本)×地下空间开发利用效能递减比例。     

串联机器人运动学建模与轨迹规划研究

以IRS3003机器人为研究对象对六自由度串联机器人的运动学建模及轨迹规划方法进行研究,采用D H建模方法,结合Matlab Robotics机器人工具箱建立IRS3003机器人运动模型,对机器人操作空间进行运动学分析.采用五次多项式插值方法,基于PPO路径规划码垛轨迹,分别实现机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划与...     

正面碰撞中乘员及约束系统运动响应的计算

运用PAM -SAFE系列软件对正面碰撞的人体在约束系统作用下的运动响应进行仿真 ,建立了包括安全带系统、气囊、仪表板、座椅、人体等完整的约束系统模型 ,并将仿真结果与试验数据进行验证 ,表明该仿真达到了较高的精度 .另外 ,提出了影响模拟精度的 2个值得注意的问题 :人体上肢与车舱内部件碰撞接触和模拟计算输入的车舱内部空间减速度曲线 ,并证实了B柱减速度曲线替代车舱内部空间减速度曲线的可行性 .     

带滑移铰空间机械臂协调运动的自适应分解运动控制

讨论了载体位置不受控制的漂浮基带滑移铰空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的逆运动学问题.结合系统动量守恒关系进行的系统运动学分析表明,可以将空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的增广广义Jacob i矩阵表示为一组适当选择的组合惯性参数的线性函数.以此为基础,设计了系统部分参数未知情况下,由本体姿态期望运动及机械臂末端抓手惯性空间期望运动轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的自适应控制算法.由于充分利用了空间机械臂系统动量守恒的动力学特性,本文提出的方法具有不需要测量、反馈载体基的位置、移动速度及移动加速度的显著优点.系统数值仿真证实了该方法的有效性.     

Anti-planetward auroral electron beams at Saturn

Strong discrete aurorae on Earth are excited by electrons, which are accelerated along magnetic field lines towards the planet. Surprisingly, electrons accelerated in the opposite direction have been recently observed. The mechanisms and significance of this anti-earthward acceleration are highly uncertain because only earthward acceleration was traditionally considered, and observations remain limited. It is also unclear whether upward acceleration of the electrons is a necessary part of the auroral process or simply a special feature of Earth's complex space environment. Here we report anti-planetward acceleration of electron beams in Saturn's magnetosphere along field lines that statistically map into regions of aurora. The energy spectrum of these beams is qualitatively similar to the ones observed at Earth, and the energy fluxes in the observed beams are comparable with the energies required to excite Saturn's aurora. These beams, along with the observations at Earth and the barely understood electron beams in Jupiter's magnetosphere, demonstrate that anti-planetward acceleration is a universal feature of aurorae. The energy contained in the beams shows that upward acceleration is an essential part of the overall auroral process.