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基于改进注意力机制和曲面微分几何的2阶段点云重建
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作者 王凯 陈辉 +2 位作者 陈廉明 黄和平 陈晓琳 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期952-963,共12页
针对单个阶段直接预测点云的直通式结构会导致生成的点云相对稀疏、细节描述不清晰、结果分布不均匀等问题,提出一种基于改进注意力机制和局部曲面微分几何的2阶段密集点云重建网络,实现分阶段预测不同分辨率、分布均匀的密集点云。首... 针对单个阶段直接预测点云的直通式结构会导致生成的点云相对稀疏、细节描述不清晰、结果分布不均匀等问题,提出一种基于改进注意力机制和局部曲面微分几何的2阶段密集点云重建网络,实现分阶段预测不同分辨率、分布均匀的密集点云。首先通过嵌入改进坐标注意力机制,提高网络对输入图像中目标的方向感知和坐标信息的捕获能力;然后预测出目标的稀疏点云,并提取稀疏点云的密集连接特征获得描述稀疏点云的结构感知信息;最后采用局部曲面微分几何完成点云扩展进而生成分布均匀的密集点云。实验结果表明,与3D-FEGNet相比,所提密集点云重建网络在CD和EMD上分别降低25.4%和25.1%,采用真实物体进行实验,所获得点云三维尺寸误差均<1.5 mm。 展开更多
关键词 机器视觉 点云重建 深度学习 单幅图像 局部曲面微分几何 密集点云 重建网络
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对“抽象难懂”科学的追求——评介《微分几何入门与广义相对论》
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作者 李桂福 《大学物理》 北大核心 2002年第7期45-45,48,共2页
关键词 书评 微分几何 广义相对论 学习方法 教材研究 微分几何入门与广义相对论》
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基于微分几何与李群的无人机编队会合方法 被引量:7
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作者 李杰 彭双春 +2 位作者 安宏雷 相晓嘉 沈林成 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期157-164,共8页
在领航-跟随编队模式下,设计了一种基于追缉策略的无人机编队会合方法。基于微分几何曲线论和弗雷涅-塞雷标架建立了无人机非解耦三维运动模型,其中将曲率和挠率作为控制量;结合该模型给出了无人机三维编队会合问题的数学描述,它将导弹... 在领航-跟随编队模式下,设计了一种基于追缉策略的无人机编队会合方法。基于微分几何曲线论和弗雷涅-塞雷标架建立了无人机非解耦三维运动模型,其中将曲率和挠率作为控制量;结合该模型给出了无人机三维编队会合问题的数学描述,它将导弹制导问题中的终端落角约束映射为编队会合问题中僚机的航迹倾角约束,同时引入额外的航迹方位角约束;使用特殊正交群的元素来度量长僚机方向偏差,并通过局部坐标映射将其映射为对应李代数空间中的旋量;基于该旋量设计了编队会合几何导引律,并给出相应的曲率和挠率控制指令;分别在长机稳定平飞和转弯机动条件下进行了多机编队会合数字仿真实验,仿真结果显示僚机能够有效地跟踪长机航向并收敛至指定位形,说明了方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机 编队会合 微分几何 李群 几何控制
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基于微分几何的掘进机工作机构运动学分析 被引量:14
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作者 李旭 顾永正 吴淼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3158-3166,共9页
为提高掘进机截割断面成形质量,减小不确定因素对掘进工艺自动化控制的影响,探究掘进机主要工作机构间的运动学关系。以EBZ160型掘进机为例,基于微分几何理论建立了该机型工作机构在巷道空间的运动学模型,利用牛顿迭代法数值求解出运动... 为提高掘进机截割断面成形质量,减小不确定因素对掘进工艺自动化控制的影响,探究掘进机主要工作机构间的运动学关系。以EBZ160型掘进机为例,基于微分几何理论建立了该机型工作机构在巷道空间的运动学模型,利用牛顿迭代法数值求解出运动学方程,并应用Matlab对各个构件的运动响应进行仿真分析。结果表明:空间微分几何法可避免多次运算三角函数和逆矩阵,简化推导过程并降低计算难度。横摆时截齿的模拟运动轨迹与实际截割路径相符,验证了微分几何法用于研究掘进机运动规律的可靠性。在多个驱动作用下,截割头回转中心z向速度与回转台转动角速度相关性较强,截齿加速度响应幅值仅在x方向存在明显变化。 展开更多
关键词 掘进机 工作机构 运动学 微分几何 运动响应
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大型空间机械臂柔性关节的微分几何算法控制器设计 被引量:7
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作者 孙敬颋 史士财 +2 位作者 王学飞 王达 刘宏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1371-1376,共6页
大型空间机械臂负责空间站大型负载的运输、装配,而关节柔性会在一些工况下造成振动.因此设计了一种大型空间机械臂柔性关节控制器.针对谐波减速器的引入而带来的柔性,建立了柔性关节的动力学模型;采用基于微分几何反馈线性化方法对柔... 大型空间机械臂负责空间站大型负载的运输、装配,而关节柔性会在一些工况下造成振动.因此设计了一种大型空间机械臂柔性关节控制器.针对谐波减速器的引入而带来的柔性,建立了柔性关节的动力学模型;采用基于微分几何反馈线性化方法对柔性关节模型做了精确线性化解耦处理.对于线性化后的系统,为了克服不确定性及提高鲁棒性,采用具有较高鲁棒性和抗干扰性的滑模变结构控制规律来实现轨迹的合理跟踪.在Matlab/simulink中实现了线性化过程和滑模控制过程,对给定输入信号进行跟踪仿真,改变滑模控制的控制参数,得到控制参数对系统影响,验证了滑模控制的高鲁棒性,并能很好地跟踪输入信号.仿真结果表明,反馈线性化与和滑模控制的结合可以很好地应用于柔性机械臂的控制. 展开更多
关键词 柔性关节模型 微分几何 反馈线性化 滑模控制 大空间机械臂 控制器设计
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微分几何在水平轴恒速风力发电机系统的应用 被引量:16
6
作者 包能胜 姜桐 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期130-134,共5页
直接利用推导得到的仿射性非线性模型,采用微分几何精确线性化理论,实现恒速风力机全局精确线性化控制,给出了反馈控制算法。
关键词 恒速 风力发电机 微分几何 非线性 全局线性化
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空间微分几何制导律应用研究 被引量:19
7
作者 李超勇 荆武兴 +1 位作者 齐治国 王辉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1235-1240,共6页
分析了空间微分几何制导指令在弹道导弹拦截场景中的捕获条件和捕获能力。首先根据古典微分几何的曲率理论将微分几何制导曲率和挠率指令从弧长体系转换到时域下,然后基于理想飞行控制系统假设给出了指令攻角和指令侧滑角的算法以及空... 分析了空间微分几何制导指令在弹道导弹拦截场景中的捕获条件和捕获能力。首先根据古典微分几何的曲率理论将微分几何制导曲率和挠率指令从弧长体系转换到时域下,然后基于理想飞行控制系统假设给出了指令攻角和指令侧滑角的算法以及空间微分几何制导律,最后推导出拦截高速目标时的初始捕获必要条件和奇异条件。仿真结果表明,空间微分几何制导律可以应用于实际的拦截场景,且与传统的比例导引律相比,该制导律对机动目标具有更好的拦截性能。 展开更多
关键词 微分几何 导弹制导 初始条件 比例导引
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基于微分几何法的非线性分数阶悬架主动控制 被引量:7
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作者 常宇健 田沃沃 +2 位作者 金格 陈恩利 李韶华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期270-276,共7页
现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架... 现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架的动力学性能。针对含有三次方非线性刚度及分数阶阻尼的二自由度1/4汽车悬架模型进行研究,利用Oustaloup滤波器算法对悬架系统中的分数阶微分进行近似计算,分别采用PID控制器和基于微分几何理论反馈线性化的LQR控制器对该悬架系统进行主动控制。结果表明,基于PID控制器的主动悬架和基于反馈线性化LQR控制器的主动悬架都能有效提高汽车悬架的舒适性和稳定性,其中反馈线性化LQR主动控制效果明显优于PID控制。 展开更多
关键词 非线性 分数阶阻尼 Oustaloup滤波器算法 微分几何 LQR控制
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非线性系统线性化的微分几何法 被引量:6
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作者 陈冲 齐虹 +1 位作者 王炎 王广雄 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第2期48-53,共6页
本文讨论了非线性系统的完全线性化问题。利用微分几何理论,通过非线性状态反馈和非线性坐标变换,使得非线性系统被变换成精确的线性化系统。
关键词 非线性系统 完全线性化 微分几何
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平面微分几何制导律应用研究 被引量:11
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作者 李超勇 齐治国 荆武兴 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1031-1035,共5页
分析了微分几何制导律在战术弹道导弹拦截场景中的捕获条件和捕获能力.首先根据古典微分几何中的曲率理论将微分几何制导曲率指令从弧长体系转换到时域下,然后给出了指令攻角的算法和微分几何制导律,最后推导出拦截高速目标时的初始必... 分析了微分几何制导律在战术弹道导弹拦截场景中的捕获条件和捕获能力.首先根据古典微分几何中的曲率理论将微分几何制导曲率指令从弧长体系转换到时域下,然后给出了指令攻角的算法和微分几何制导律,最后推导出拦截高速目标时的初始必要捕获条件.仿真结果表明,微分几何制导律可以应用于战术弹道导弹拦截场景,且与比例导引律相比,该制导律对变机动目标具有更强的鲁棒性. 展开更多
关键词 微分几何制导 战术弹道导弹拦截 捕获条件 比例导引
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基于微分几何的非线性汽车悬架模糊滑模控制研究 被引量:4
11
作者 高远 许伟 蓝会立 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期266-271,共6页
文章建立了1/4车辆非线性悬架系统动力学模型,运用微分几何方法对非线性系统精确线性化,通过滑模趋近律设计模糊滑模控制策略,获得悬架系统的非线性反馈解耦控制器。控制器中的滑模面系数满足滑模运动等效方程的Hurwitz稳定判据,模糊控... 文章建立了1/4车辆非线性悬架系统动力学模型,运用微分几何方法对非线性系统精确线性化,通过滑模趋近律设计模糊滑模控制策略,获得悬架系统的非线性反馈解耦控制器。控制器中的滑模面系数满足滑模运动等效方程的Hurwitz稳定判据,模糊控制自适应调节切换控制增益实现削弱控制抖振效应和减少控制能耗。仿真结果表明:基于微分几何设计的模糊滑模控制器具有良好的控制性能,能有效降低车身垂直振动加速度、悬架动扰度和轮胎形变,改善了汽车行驶平顺性和安全性。研究结果为非线性汽车悬架的控制提供了有用的理论参考。 展开更多
关键词 非线性汽车悬架 微分几何 线性化 滑模控制 模糊控制
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随机路面激励下车辆垂向振动微分几何解耦控制 被引量:6
12
作者 邓涛 谭海鑫 +1 位作者 李志飞 余浩源 《噪声与振动控制》 CSCD 2017年第6期1-6,11,共7页
分析车辆悬挂与非悬挂质量动力学耦合机理,建立装备被动悬架的整车7自由度非线性模型,利用微分几何方法对该非线性模型受到随机路面激励时的垂向振动进行解耦分析。经过解耦的非线性系统成为独立的互不干扰的线性子系统,悬架簧上质量的... 分析车辆悬挂与非悬挂质量动力学耦合机理,建立装备被动悬架的整车7自由度非线性模型,利用微分几何方法对该非线性模型受到随机路面激励时的垂向振动进行解耦分析。经过解耦的非线性系统成为独立的互不干扰的线性子系统,悬架簧上质量的振动不受路面激励的影响。进行解耦前后仿真对比分析,结果表明:解耦后的车身垂向加速度、车身俯仰角和侧倾角的振动幅值和频率大幅衰减,验证了解耦算法的有效性。 展开更多
关键词 振动与波 车辆 垂向振动 微分几何 解耦 仿真
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微分几何制导律及其捕获性能分析 被引量:5
13
作者 陈兴林 花文华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1626-1631,共6页
针对非线性相对运动情形下的机动目标拦截问题,采用瞬时碰撞点思想,对时间求导,重新推导了微分几何制导律,并给出了目标捕获的充分条件.分别采用直线分割法和圆分割法对相对速度空间下的捕获区域进行分割,推导相应的捕获条件,并证明了2... 针对非线性相对运动情形下的机动目标拦截问题,采用瞬时碰撞点思想,对时间求导,重新推导了微分几何制导律,并给出了目标捕获的充分条件.分别采用直线分割法和圆分割法对相对速度空间下的捕获区域进行分割,推导相应的捕获条件,并证明了2种方法的一致性.对初始点位于不同捕获区域的机动和非机动目标的拦截进行了仿真.结果表明该制导律可以实现目标的有效拦截,验证了目标捕获的条件. 展开更多
关键词 制导律 微分几何 捕获条件 相对速度空间
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基于微分几何的前向追踪拦截制导律算法研究 被引量:3
14
作者 王军平 周卫文 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期37-39,48,共4页
根据微分几何思想,设计了一种前向追踪拦截转弯制导律。分析了前向追踪拦截制导律的数学模型及其转弯制导的必要条件,从微分几何思想出发,设计了一个辅助圆,只要拦截弹沿着辅助圆飞行,就能满足前向追踪拦截制导律对转弯制导的要求。仿... 根据微分几何思想,设计了一种前向追踪拦截转弯制导律。分析了前向追踪拦截制导律的数学模型及其转弯制导的必要条件,从微分几何思想出发,设计了一个辅助圆,只要拦截弹沿着辅助圆飞行,就能满足前向追踪拦截制导律对转弯制导的要求。仿真结果表明,文中制导律设计方法性能较好,简单可行。 展开更多
关键词 制导律 前向追踪 转弯制导律 微分几何
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基于微分几何的非完整移动操作臂解耦控制 被引量:1
15
作者 马良 闫继宏 +1 位作者 赵杰 陈志峰 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期398-403,共6页
针对在非完整移动操作臂(NMM)系统协调控制中传统解耦线性化方法所带来的局部线性化及近似线性化等问题,采用微分几何方法,通过适当的微分同胚和非线性反馈实现NMM系统多输入多输出非线性解耦控制,将多变量、强耦合、非线性的复杂... 针对在非完整移动操作臂(NMM)系统协调控制中传统解耦线性化方法所带来的局部线性化及近似线性化等问题,采用微分几何方法,通过适当的微分同胚和非线性反馈实现NMM系统多输入多输出非线性解耦控制,将多变量、强耦合、非线性的复杂系统精确转换为线性解耦系统。由NMM系统的状态方程建立其仿射非线性系统模型,并进行解耦条件验证,通过微分几何方法得到NMM的线性解耦系统,同时对解耦后的线性子系统设计PD轨迹跟踪控制器。仿真结果表明该控制器具有良好的跟踪效果,并验证了利用微分几何方法解耦后线性系统的正确性。 展开更多
关键词 微分几何 非完整 移动操作臂 解耦 非线性
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基于微分几何理论的混沌同步研究 被引量:2
16
作者 陈明杰 张爱筠 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期536-541,共6页
为了实现混沌同步实际应用中存在的参数失配混沌系统间的同步,在微分几何理论的基础上,仿照一般单输入单输出非线性系统的标准型描述方法研究了一种混沌同步误差系统的标准型.以混沌同步误差系统的标准型为模型,将混沌系统间的参数失配... 为了实现混沌同步实际应用中存在的参数失配混沌系统间的同步,在微分几何理论的基础上,仿照一般单输入单输出非线性系统的标准型描述方法研究了一种混沌同步误差系统的标准型.以混沌同步误差系统的标准型为模型,将混沌系统间的参数失配扩张成混沌同步误差系统的状态,并尽可能少地利用系统的可测信息构造高增益观测器来估计扩张系统的状态,最后用观测出的状态设计出同步控制策略来实现混沌同步.理论分析和定理证明验证了该方法的有效性.表明基于微分几何理论的混沌同步方法可以有效地实现参数失配混沌系统之间的同步. 展开更多
关键词 混沌同步 参数失配 微分几何 精确线性化
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基于微分几何的永磁直线同步电机非线性控制方法研究 被引量:1
17
作者 刘剑 崔柳月 +2 位作者 龚志恒 刘美菊 高恩阳 《电子器件》 CAS 北大核心 2013年第6期885-888,共4页
为了实现永磁直线同步电机在垂直升降系统运行过程中的良好控制性能,从电机学原理出发,分析了永磁直线同步电机的数学模型,提出了一种微分几何非线性最优控制的方法。通过微分几何的状态反馈精确线性化把直线电动机的非线性系统转换为... 为了实现永磁直线同步电机在垂直升降系统运行过程中的良好控制性能,从电机学原理出发,分析了永磁直线同步电机的数学模型,提出了一种微分几何非线性最优控制的方法。通过微分几何的状态反馈精确线性化把直线电动机的非线性系统转换为线性系统,并在此基础上应用非线性最优控制理论设计控制器。最后,实现对电动机的优化控制,实验结果表明:所提出的方法提高了系统的运动性能,增强了系统对参数摄动和外在扰动的鲁棒性,较传统PID算法有更好的优越性。 展开更多
关键词 非线性系统 永磁直线同步电机 微分几何 状态反馈精确线性化 最优控制
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非完美界面弹性复合材料中的微分几何方法 被引量:1
18
作者 童金章 关凌云 张清杰 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1998年第9期805-814,共10页
首次用微分几何方法计算了含一般旋转椭球体嵌入相的非完美界面弹性复合材料的有效模量·用内蕴几何量表出了能量泛函中的全部界面积分项,由此得到了这种统一嵌入相模型的复合材料有效模量的上下界限·在三种极限情况,即球、... 首次用微分几何方法计算了含一般旋转椭球体嵌入相的非完美界面弹性复合材料的有效模量·用内蕴几何量表出了能量泛函中的全部界面积分项,由此得到了这种统一嵌入相模型的复合材料有效模量的上下界限·在三种极限情况,即球、盘和针状嵌入相下,本文的结果将退化到Hashin(1992)的结果· 展开更多
关键词 微分几何 复合材料 非完美界面 有效模量
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基于微分几何水斗内移动网格的时空非定常流动 被引量:1
19
作者 沈娜 韩凤琴 久保田乔 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期39-44,共6页
为了把时空非定常流动设计理念用于冲击式水轮机,旋转水斗自由曲面上复杂时空非定常水膜的数值可视化必不可少.文中采用局部非正交边界贴体网格(BFG)对水斗内表面进行描述,利用微分几何精确计算了网格处的自然基本矢量及其偏微分,得到... 为了把时空非定常流动设计理念用于冲击式水轮机,旋转水斗自由曲面上复杂时空非定常水膜的数值可视化必不可少.文中采用局部非正交边界贴体网格(BFG)对水斗内表面进行描述,利用微分几何精确计算了网格处的自然基本矢量及其偏微分,得到了水斗表面的局部曲率、沿曲面最短距离以及微小曲面面积;成功地将流体的水膜移动网格点投影到了水斗内表面上.用建立的投影理论实现了从旋转水斗缺口及分水刃进入的非定常水膜移动网格的数值可视化,与模型试验照片的比较表明,该数值方法是有效的. 展开更多
关键词 冲击式水轮机 旋转水斗 非定常流动 水膜流动 自然基本矢量 微分几何
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基于微分几何的拦截弹制导律研究 被引量:3
20
作者 武唯强 陈康 +2 位作者 符文星 闫杰 陈凯 《指挥控制与仿真》 2015年第3期80-84,共5页
针对战术导弹的拦截问题,根据质点微分几何运动学在弧长系下及在时域内的关系,将弧长系下的微分几何制导律应用到实际的TBM拦截过程中,得到了空间中时域内的微分几何制导律以及相应的过载指令。根据拦截过程中目标的不同机动方式,采用... 针对战术导弹的拦截问题,根据质点微分几何运动学在弧长系下及在时域内的关系,将弧长系下的微分几何制导律应用到实际的TBM拦截过程中,得到了空间中时域内的微分几何制导律以及相应的过载指令。根据拦截过程中目标的不同机动方式,采用微分几何制导与比例导引进行了仿真对比与分析,得到了两种导引律下的脱靶量与拦截时间。仿真结果表明,微分几何制导律能够在拦截过程中降低视线角速度并使其趋于稳定,在拦截开始其过载需求较大并逐渐降低至接近0,脱靶量及拦截时间都小于比例导引律,采用微分几何制导律能够在更短时的时间内进行精确拦截。 展开更多
关键词 战术弹道导弹 拦截弹 末制导 微分几何制导律
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