Please wait a minute...

当期目录

    2014年, 第48卷, 第12期 刊出日期:2014-12-30 上一期    下一期
    自动化技术、计算机技术
    基于关节自由度约束的上臂轴旋转跟踪误差补偿
    荆旭1,邱世广1,范秀敏1,2,何其昌1,2
    2014,48 (12):  1667-1674. 
    摘要 ( 661 )  

    摘要:  针对外敷跟踪器下皮肤组织滑移(Soft Tissue Artifact,STA)引起的人体运动跟踪中上臂轴旋转角位移跟踪误差问题,基于关节自由度约束,提出一种利用相连肢体相对位姿矩阵分解的在线STA误差补偿角度计算方法.首先,利用一组不包含上臂轴旋转的上肢运动轨迹跟踪信息,基于关节点位置连续和旋转自由度约束,通过优化方法计算各肢体分段坐标系到相应跟踪器坐标系的位姿变换矩阵;然后,上肢实时运动跟踪时,对上臂和小臂相对姿态矩阵引入上臂轴旋转STA误差补偿运动,在肘关节两旋转自由度的基础上进行3自由度的旋转矩阵分解,得到STA误差补偿角度.4人上肢运动跟踪实验表明:在不同肘关节内曲角度条件下,均能有效在线修正上臂轴旋转STA跟踪误差,且在旋转角度较大时,补偿精度优于线性STA误差补偿方法.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于多信息融合的失效DPM码识别
    王佳婧1,2,张树生1,何卫平1
    2014,48 (12):  1675-1680. 
    摘要 ( 707 )  

    摘要:  针对复杂生产流通过程中,传统算法无法对因防护不当和磨损污染等原因造成的金属刀具表面二维条码缺损和磨损等失效问题进行定位和识别的缺陷,设计了一个基于多信息融合的失效条码识别系统,完成刀具产品的识别和条码信息的提取.该系统利用图像传感器和重量传感器对刀具形状、残余条码纹理和重量等特征进行量化,提取高维特征向量.通过支持向量机与证据理论相结合,实现对失效条码的分类识别.实验结果表明,该系统能够对条码存在污损的刀具进行准确、快速地分类和识别,满足实际生产中的要求.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于光致形变材料的光驱动微夹钳
    黄家瀚,王新杰,王炅
    2014,48 (12):  1681-1687. 
    摘要 ( 733 )  

    摘要:  针对目前微夹钳存在的一些问题,提出了一种基于光致形变材料镧改性锆钛酸铅(PLZT)双晶片的光驱动微夹钳.首先对光微夹钳中的核心部件PLZT陶瓷的光致形变特性进行了研究,建立了PLZT陶瓷的新型光致伸缩模型;其次对PLZT双晶片式悬臂梁结构的驱动特性进行了分析;最后对柔性铰链放大结构进行了设计,并对其柔性铰链的承载能力进行了理论计算.计算结果表明,柔性铰链的承载能力满足使用要求,光微夹钳可实现远程光控而不受电磁干扰,可自主控制夹持与释放动作,其放大机构的放大倍数为24倍,且最大钳口距离可达3.880 mm,基本满足大部分微型零件的操作需求,具有很好的通用性和适用性.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    四足机器人气动人工肌肉驱动的仿生柔性机体动力学分析
    雷静桃,俞煌颖
    2014,48 (12):  1688-1693. 
    摘要 ( 767 )  

    摘要:  基于四足生物动态步行时其柔性机体辅助腿机构的运动机理,设计了一种由气动人工肌肉、仿生脊柱、前机体和后机体组成的四足机器人仿生柔性机体.采用几何法分析仿生柔性机体运动学,建立四足机器人转向时仿生柔性机体弯曲角与气动人工肌肉长度变化间的关系,通过控制气动人工肌肉长度以控制机体弯曲.基于浮动坐标法和动量矩定理进行仿生柔性机体刚柔耦合动力学建模,对比分析了不同机体刚度下机体弯曲所需气动人工肌肉驱动力.设计仿生柔性机体弯曲控制实验系统,采用PID控制算法进行机体弯曲实验分析.四足机器人的仿生柔性机体分析,为提高其非结构化环境机动性奠定了基础.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    带缓冲的串行生产系统预防性维护策略
    余佳迪,周炳海
    2014,48 (12):  1694-1699. 
    摘要 ( 93 )  

    摘要:  为了保证产能的同时能有效降低系统单位时间运作成本,提出了带缓冲区的串行生产系统预防性维护决策模型.首先,通过分析系统运行过程中的缓冲变化,提出同时考虑上下游设备故障及其缓冲区的周期性维护策略.在此基础上,结合串行生产线的特点,以总维护成本最小化为优化目标,建立有限时间内的系统维护成本分析模型.最后,构建求解最优缓冲量和维护时刻点的演化迭代算法,并对模型进行实例分析,结果表明构建的模型是有效且实用的.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    受限网络带宽下遥操作机器人的视频传输控制
    李梁,王贺升,陈卫东
    2014,48 (12):  1700-1707. 
    摘要 ( 79 )  

    摘要:  针对搭载多个视像传感器的遥操作机器人系统,提出一套适用于遥操作系统网络应用层的视像传输带宽分配算法.根据遥操作机器人当前执行的任务计算得到各视像的传输权重,采用多目标优化方法,在总传输数据量不超过系统传输带宽的前提下,依据权重公平将传输带宽分配给各个视像传感器.该算法对于带宽受限的传输网络,通过修改视像采集分辨率与帧率达到控制传输带宽的目的,避免了因网络拥堵导致的传输丢帧现象,从而保障传输视像的实时性和完整性,使系统可以依赖于视觉图像质量完成遥操作任务.设计的算法已运用于实际变电站环境中的巡检机器人,为系统提供流畅完整的视频传输服务,验证了算法的实用性.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于新型扩张干扰观测器的船舶航向滑模控制
    李芸,白响恩,肖英杰
    2014,48 (12):  1708-1713. 
    摘要 ( 101 )  

    摘要:  采用非线性船舶运动模型,利用滑模控制对参数变化、扰动不敏感性、响应速度快和容易实现的特点,研究船舶航向变化的自动运动控制.针对外界海浪的干扰,借鉴非线性干扰观测器的设计原理,运用扩张状态观测器对状态干扰的抑制性,设计出新型的扩张干扰观测器,补偿系统的外部干扰,减少滑模控制的抖动影响.探讨了系统的稳定性、船舶转向的可靠性和削弱航向变化时的波动性.最后,通过对船舶转向控制系统的仿真,验证了新型干扰器对干扰具有良好抑制性能,能对船舶航向进行稳定控制.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于改进差分进化的高精度粒子滤波算法
    曹洁a,b,李玉琴a,吴迪b
    2014,48 (12):  1714-1720. 
    摘要 ( 105 )  

    摘要:  针对智能优化粒子滤波算法精度较低和收敛速度慢的问题,提出一种改进适应度函数和搜索策略的差分进化粒子滤波算法(IDEPF).该算法通过自适应融合粒子权值和量测误差得到适应度函数,并利用该函数评价粒子的可信度,引导粒子向后验概率密度取值高的位置移动,同时引入新的搜索策略,不仅保持了粒子多样性,还加快了算法收敛的速度.仿真结果表明,该算法可有效提高智能优化粒子滤波对于非线性系统状态估计的精度和实时性.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    一种基于随机抽样一致性的车道线快速识别算法
    彭红1,肖进胜1,2,沈三明3,李必军2,程显1
    2014,48 (12):  1721-1726. 
    摘要 ( 294 )  

    摘要:  针对现有车道线识别算法的有效性、实时性和鲁棒性不高的问题,提出了一种改进的快速随机抽样一致性(RANSAC)的曲线拟合验证的视觉车道线识别算法.该算法首先在进行逆透视变换后选用各向异性的高斯核滤波;然后对不同光照亮度图像采用适应性强的分位数方法进行二值化,并针对车道线在变换图中几乎垂直的特性,再利用直方图统计法检测出初始车道线;最后用改进的快速RANSAC的曲线拟合算法进行曲线修正,找出车道线可能存在的弧度,使检测的曲线更加精确.为提高检测的精度,最后对识别结果进行后处理.实验结果证明,对各种复杂的城市道路,所提出的算法均具有很高的鲁棒性和有效性,且算法处理效率很高,能很好地满足智能车实时检测车道线的要求.
    关键词:  智能交通; 车道线识别; 随机抽样一致性; 贝兹曲线
    中图分类号:  TP 391.4文献标志码:  A

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    欠驱动智能水下机器人的自抗扰路径跟踪控制
    万磊1,张英浩1,孙玉山1,李岳明1,何斌1
    2014,48 (12):  1727-1731. 
    摘要 ( 167 )  

    摘要:  为削弱欠驱动智能水下机器人(AUV)在路径跟踪过程中遇到的外界环境干扰和载体内部信号传输干扰的影响,以某欠驱动AUV为研究目标,基于自抗扰控制技术以及在SerretFrenet坐标系下建立的路径跟踪误差方程,结合水下机器人相关运动学及动力学方程,建立了二阶自抗扰路径跟踪控制器,并进行了与传统PID控制器的对比仿真实验.仿真实验包括水平面随机干扰下的圆路径跟踪和渐变干扰下的空间螺旋线跟踪.仿真结果表明,基于自抗扰控制技术的欠驱动AUV路径跟踪控制器能够实现相应的参考路径跟踪任务,同时,相比于传统PID控制器,自抗扰路径跟踪控制器能够更有效地抑制干扰造成的颤抖、超调等现象,具有更优的控制效果.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于图割框架下视频目标的自动实时提取算法
    吴晓雨1,杨磊1,张宜春2
    2014,48 (12):  1732-1738. 
    摘要 ( 90 )  

    摘要:  提出了一种在图割框架下自动实时的前景目标提取算法.通过混合高斯背景建模与基于颜色和局部表观的阴影判别相融合的方法,设置能量函数的数据项,并基于局部二值模型算子构建能量函数的平滑项.利用动态的图割算法,求取目标函数极值,实现视频目标的自动提取.在不同视频上对提出的分割算法进行性能测试,结果表明算法具有较好的分割性能且计算复杂度较低.
    关键词: 中图分类号: 文献标志码:  A

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    AR(p)扰动下最小均方误差受控过程的联合监控
    张锐,杜世昌,奚立峰
    2014,48 (12):  1739-1744. 
    摘要 ( 136 )  

    摘要:  针对最小均方误差(Minimum Mean Square Error, MMSE)受控过程联合监控可控输入与过程输出这一问题,在任意阶自回归AR(p)平稳扰动模型下开发了一种通用的联合控制图,并将界内点排列非随机判异规则引入其中.同时,对AR(p)平稳扰动模型下生产过程的MMSE控制器和输入与输出的平均链长(Average Run Length, ARL)进行了推导.最后,通过仿真实验验证了该联合控制图的有效性.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    心音身份识别综述
    成谢锋,傅女婷
    2014,48 (12):  1745-1750. 
    摘要 ( 107 )  

    摘要:  针对国内外研究心音身份识别系统的现状及技术成熟度的分析,阐述了心音与身份识别之间的相互关系,总结了构建心音身份识别系统所需要的心音采集设备、心音预处理技术、特征提取和模式匹配等关键技术,提出了心音身份识别系统发展的新思路及所面临的挑战.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    数理科学和化学
    大跨越输电塔线体系风振控制新策略
    马涌泉,邱洪兴
    2014,48 (12):  1751-1759. 
    摘要 ( 128 )  
    摘要:  为了抑制输电塔线体系的风振并考虑体系动力特性存在的不确定性,基于多目标优化理论设计了鲁棒H2/H∞控制器.运用达朗贝尔原理建立了输电塔线耦合体系平面内外振动的受控运动方程,在状态方程的摄动矩阵中引入塔线体系模型的不确定性,运用MATLAB的线性矩阵不等式(LMI)工具箱设计了鲁棒H2/H∞的输出反馈控制策略,并结合改进的限幅最优(MCO)控制算法设计了H2/H∞_MCO半主动控制器.以汶河青云大跨越输电塔线体系为工程背景,分别对其进行在无控制、调谐质量阻尼器+黏弹性阻尼器(TMD+VED)控制、铅芯橡胶阻尼器(LRD)控制、固定增量(FI)控制和H2/H∞_MCO控制下的风振响应数值计算.结果表明:H2/H∞_MCO控制策略对输电塔的位移、加速度和塔底内力的峰值和均方差的减振效果比TMD+VED、LRD及FI控制策略的都要显著.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    隔水管附属管控制流动的离散涡模拟分析
    黄熙龙a,王嘉松a,b
    2014,48 (12):  1760-1765. 
    摘要 ( 156 )  

    摘要:  采用离散涡方法对单隔水管和带附属管的隔水管的二维绕流问题分别进行了数值模拟分析.首先对4种不同附属管管数的配置情况进行了模拟,结果表明,除了管数为4、来流角度为45°的情况外,附属管能在一定程度上降低升阻力,并抑制漩涡脱落,在附属管管数较多的情况下,抑制效果更好;然后对附属管管数分别为4和10的2种布局,进行了来流方向的敏感性分析并与实验结果对比,发现多管数对来流方向的敏感性要低得多,相对于单隔水管,10根管能使时均阻力系数和脉动升力系数分别获得约26%和79%的降低.采用离散涡方法,不仅计算时间短,而且模拟结果比较可靠,具有较好的参考价值,丰富了控制隔水管绕流流动的研究手段.
    关键词:  离散涡; 圆柱绕流; 隔水管; 附属管
    中图分类号:  O 352文献标志码:  A

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    单个蒸汽气泡溃灭过程的边壁效应数值研究
    张马骏a,陈鑫a,b
    2014,48 (12):  1766-1771. 
    摘要 ( 150 )  

    摘要:  采用数值模拟的手段,耦合流体体积(VOF)多相流模型和自然空泡模型,通过改变单个蒸汽气泡距竖直固壁和水面的距离,计算了这2类边壁共同作用下的溃灭过程.在溃灭的前期,气泡外形主要受水面边壁影响,呈远离水面向内凹陷的趋势;在溃灭的后期,固壁的影响凸显,凹陷的方向逐渐指向固壁.当气泡离固壁越近,溃灭时间越长;当气泡离水面越近时,溃灭时间越短.对固壁上的压力峰值,气泡距竖直固壁的距离起决定作用.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    一种修正的基于临界平面多轴循环计数法
    李艳开,滕金芳,余文胜
    2014,48 (12):  1772-1776. 
    摘要 ( 108 )  

    摘要:  进行多轴随机载荷下的结构疲劳寿命分析时,需选择合适的循环计数方法提取损伤事件.结合疲劳寿命预测方法中的临界平面法,对Langlais多轴循环计数法进行了讨论,并在此基础上完成了对Langlais多轴循环计数法的修正.修正后的多轴循环计数法可以精确地考虑到1个主通道循环内辅助通道的全部载荷信息;同时发展了修正Langlais法新的实现方法,可以用于封闭曲面法计算有效载荷;对三点雨流计数法的循环计数起始点选择进行了改进,提高了循环计数效率.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    Love波在预应力流体饱和双重孔隙介质层中传播的特性
    吴佳平,赵社戌
    2014,48 (12):  1777-1783. 
    摘要 ( 64 )  

    摘要:  基于扩展的Biot理论,研究了覆盖于各向异性不均匀弹性半空间上的受预应力流体饱和双重孔隙介质中Love波的传播.推导了速度的频散方程以及Love波速的上下界限,讨论了孔隙率、不均匀性、各向异性和预应力等参数对波速的影响.通过数值计算,结果发现孔隙介质层基质孔隙的孔隙率、裂隙孔隙率及基质孔隙的孔隙率占总孔隙率的比重越大,Love波的波速越大;随着不均匀程度的提高及各向异性系数的增大,Love波的波速增大.无论是在双重孔隙介质层中还是弹性半空间中,预拉应力会使Love波的波速提高,而预压应力会降低Love波的波速.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    横向纤维搭桥下矩形脱层热屈曲数值模拟
    朱甚,李四平
    2014,48 (12):  1784-1787. 
    摘要 ( 89 )  

    摘要:  基于板的小挠度理论以及热屈曲分析的ANSYS有限元法,考虑横向纤维搭桥的作用,对矩形薄板的脱层热屈曲进行数值模拟.有限元分析结果表明,随着纤维搭桥刚度的提高,热屈曲的临界屈曲温度随之增大,脱层屈曲区域逐渐减小.通过数值模拟的结果,能为工程结构中热屈曲问题提供参考.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    交通运输
    均匀连续分层流的自由面格林函数
    高阳1,朱仁传1,缪国平1,姚志崇2
    2014,48 (12):  1788-1794. 
    摘要 ( 127 )  

    摘要:  考虑自由表面的影响,理论上建立密度均匀连续分层流中脉动点源生成内波的数理模型和分析方法.应用Fourier变换和围道积分,推导出频率大于Brunt-V-is-l频率带自由面的连续分层流体中脉动点源格林函数,并给出了详细的解析表达式,讨论了解的性质和自由面的波动特征.当点源脉动频率大于Brunt-V-is-l频率时,格林函数解析解相应的是由于密度均匀连续分层对等密度流体中脉动点源格林函数的影响,在自由面上的辐射波项表现最为直观.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    一种对船桨干扰问题的黏势流耦合求解方法
    杨春蕾,朱仁传,缪国平,范菊
    2014,48 (12):  1795-1801. 
    摘要 ( 159 )  

    摘要:  基于黏性流计算流体力学(CFD)及势流理论,建立了一种黏流雷诺平均方程/面元法耦合迭代求解方法,对船桨相互作用问题进行了数值模拟.自由面的船体绕流场模拟应用CFD黏流方法,螺旋桨水动力载荷计算采用势流面元法.在黏性流场模拟中得到桨盘面处的总速度分布,减去螺旋桨诱导速度得到实效伴流速度并作为势流计算速度进口条件,螺旋桨效应以体积力的形式在黏性流场中体现.计算值与试验值的对比结果表明,黏势流耦合迭代求解方法能较好地预报船桨干扰问题,且较全域船桨离散化网格CFD求解船桨干扰的方法,计算量大为减少.该方法充分融合了黏势流方法的优点,既能计及黏性效应又能发挥势流快速准确的优势,能够拓展应用于船体及螺旋桨性能预报及设计优化的研究.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    其他
    基于图像处理的立管末端水下定位方法
    逯翔,冯正平,徐雪松
    2014,48 (12):  1802-1808. 
    摘要 ( 86 )  

    摘要:  运用图像处理方法对立管末端进行定位.通过无人遥控潜水器(ROV)搭载水下摄像头捕获立管末端的实时运动图像,图像模式匹配程序根据固连在立管末端的标识图案的形状进行匹配,并从图像中将标识图案区分出来,再利用图案中心点坐标信息和投影关系计算出立管标识点和井口相对于摄像头的三维坐标,进而得到世界坐标系下立管末端与井口的相对位置.通过水池试验,验证了该方法定位准确且具有实时性,可以应用于自动立管入井控制.
     

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    第一类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题研究
    陈清华a,b,徐曼曼a,庞立a,刘泽功b,c,关维娟d
    2014,48 (12):  1809-1814. 
    摘要 ( 108 )  

    摘要:  为实现松散煤体热物性参数的高效准确获取,对第1类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题进行了研究.利用超级恒温水浴生成恒温水介质,结合底部为黄铜板的试样盒构建恒温边界,然后基于第1类边界条件下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法估计松散煤体导热系数和比定压热容等.参数灵敏度分析表明,松散煤体导热系数与比定压热容可同时估计,但因比定压热容灵敏度系数较低,导致参数反演估计精度不高,从而采用先估计热扩散率,然后再对比定压热容进行修正的策略,实现了松散煤体导热系数及比定压热容的准确估计.通过建立的测试装置,进行了松散煤体热物性参数估计实验.结果表明:采用的松散煤体热物性反演估计算法具有较好的准确性和抗不适定性,初始猜测值对参数反演估计结果没有明显影响,而温度测量标准差达到0.6时,参数反演相对误差也仅为7.53%.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标