基于改进模拟退火遗传算法的机械臂轨迹优化 被引量：3

1

作者 徐强 徐坚磊 +3 位作者 胡燕海 陈海辉 张行 邢兆辉 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第2期404-412,共9页

为了优化机械臂的工作轨迹,提出了一种改进模拟退火遗传算法。综合考虑机械臂的作业要求及性能特点,利用五次多项式插值的方法在关节空间内规划出一条平滑的运动轨迹。通过罚函数法处理不满足约束条件的个体,动态线性标定法对适应度函... 为了优化机械臂的工作轨迹,提出了一种改进模拟退火遗传算法。综合考虑机械臂的作业要求及性能特点,利用五次多项式插值的方法在关节空间内规划出一条平滑的运动轨迹。通过罚函数法处理不满足约束条件的个体,动态线性标定法对适应度函数进行重新标定。设置一种交叉概率和变异概率自适应调节机制改进遗传算法,并引入模拟退火算法的退火思想,有效避免了算法陷入局部最优。仿真结果表明:改进模拟退火遗传算法优化后的轨迹相比传统遗传算法有效缩短了机械臂的运动时间,进而提高了机械臂的工作效率。 展开更多

关键词 机械臂 五次多项式插值 模拟退火遗传算法 轨迹优化 罚函数法

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径向多项式插值的新型非对称8节点六面体单元

2

作者 豆芦镇 黄颖青 陈海波 《计算力学学报》 北大核心 2025年第4期589-596,共8页

基于虚位移原理,开发了一种新型非对称8节点六面体单元UH8-RPIM。该单元分别采用等参插值函数和径向多项式插值用于虚位移和实位移的近似假设,使得给定位移边界条件的实施以及等效节点外力的计算与传统等参元相同,同时提高了数值精度和... 基于虚位移原理,开发了一种新型非对称8节点六面体单元UH8-RPIM。该单元分别采用等参插值函数和径向多项式插值用于虚位移和实位移的近似假设,使得给定位移边界条件的实施以及等效节点外力的计算与传统等参元相同,同时提高了数值精度和单元间的应力平滑度。由于采用不同的位移插值函数,单元刚度矩阵呈现非对称性,但整体刚度矩阵仍是结构对称的稀疏矩阵形式。这样的设计确保了单元刚度矩阵的计算不再依赖Jacobian矩阵的行列式值,增强了单元对网格畸变的抵抗力。数值算例表明,该单元充分融合了有限元法与无网格法的优势,易于施加边界条件,具有良好的收敛性和高精度,以及出色的抗网格畸变能力。 展开更多

关键词 径向多项式插值 有限元法 无网格法 非对称有限元 虚位移原理

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基于TCSPSO算法的机械臂运动时间最优轨迹规划

3

作者 许家伟 李磊 +3 位作者 汪建华 张雅君 覃杰伟 刘旭珍 《现代制造工程》 北大核心 2025年第3期69-76,83,共9页

目前,在船舶制造工业中,采用机械臂焊接作业已逐渐取代传统人工作业,为了提高机械臂的工作效率和稳定性,提出了一种基于终端交叉和导向的扰动粒子群优化(Terminal Crossover and Steering-based Particle Swarm Optimization,TCSPSO)算... 目前,在船舶制造工业中,采用机械臂焊接作业已逐渐取代传统人工作业,为了提高机械臂的工作效率和稳定性,提出了一种基于终端交叉和导向的扰动粒子群优化(Terminal Crossover and Steering-based Particle Swarm Optimization,TCSPSO)算法的机械臂运动时间最优轨迹规划方法。首先,构造5-7-5多项式插值函数,拟合机械臂关节空间中的运动轨迹,以机械臂运动时间最优为目标建立约束优化模型;然后,使用增广拉格朗日乘子法将约束优化问题转化为无约束优化问题,为了避免结果陷入局部最优,采用TCSPSO算法进行求解;最后,在MATLAB软件中进行仿真实验,得到了机械臂的最优运动时间和平滑的运动轨迹。结果表明,该方法可以有效地缩短机械臂的运动时间,保证了机械臂在运动过程中的稳定性。 展开更多

关键词 机械臂 轨迹规划 粒子群优化算法 多项式插值 增广拉格朗日乘子法

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配置节点策略的绝对节点坐标平面梁单元

4

作者 王佳 张钰龙 王腾飞 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1405-1411,共7页

针对传统绝对节点坐标梁单元计算效率和收敛率较低的问题,本文提出了基于配置节点策略的绝对节点坐标有限元多节点平面梁单元的构建方法。单元位移场采用非均布的P阶勒让德多项式二阶导数的零点和单元边界点作为节点进行离散插值,单元... 针对传统绝对节点坐标梁单元计算效率和收敛率较低的问题,本文提出了基于配置节点策略的绝对节点坐标有限元多节点平面梁单元的构建方法。单元位移场采用非均布的P阶勒让德多项式二阶导数的零点和单元边界点作为节点进行离散插值,单元的弹性能和动能采用P点的龙贝格数值积分算法进行计算,这种配置使单元节点与数值积分点重合。采用P-1阶拉格朗日插值函数建立单元的位移场,使用增强的连续介质力学方法推导单元的弹性力及刚度阵,基于配置节点策略,推导了多节点绝对节点坐标平面梁单元。通过经典算例分析,验证了该单元在静力学及动力学方面的表现,讨论了单元的收敛性、精确性及计算效率。 展开更多

关键词 绝对节点坐标法 配置节点策略 配置节点绝对节点坐标梁单元 多节点梁单元 增强连续介质力学 p-细化方法 勒让德多项式 拉格朗日插值

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基于改进粒子群算法的ER8机器人轨迹规划 被引量：7

5

作者 郭北涛 刘磊 张丽秀 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第9期61-66,共6页

为解决传统机器人工作效率低、稳定性不足和传统粒子群算法易早熟等问题,提出了一种基于改进粒子群算法的时间最优轨迹规划算法。通过改进粒子群算法的惯性权重和学习因子,优化了粒子群算法的局部和全局搜索能力。首先,以国产ER8型机器... 为解决传统机器人工作效率低、稳定性不足和传统粒子群算法易早熟等问题,提出了一种基于改进粒子群算法的时间最优轨迹规划算法。通过改进粒子群算法的惯性权重和学习因子,优化了粒子群算法的局部和全局搜索能力。首先,以国产ER8型机器人为研究对象,采用改进型D-H参数法获得机器人连杆参数数据,同时通过运动学正逆解理论计算求出了轨迹插值点;其次,利用MATLAB机器人工具箱建立了ER8机器人仿真模型,由于正逆解理论值与仿真结果完全相一致,证明了所建仿真模型的正确性;最后,通过MATLAB仿真得到机器人3-5-3多项式插值构造的轨迹中各关节的位置、速度和加速度等信息,在满足运动学约束的前提下,利用改进粒子群算法优化3-5-3混合多项式插值函数构造的轨迹,机器人用于完成轨迹的时间从3 s减少到1.0375 s,相对于优化前,整体运行时间缩短了大约65%,证明文中改进的粒子群算法可以有效实现时间最优的轨迹规划。 展开更多

关键词 改进D-H法 运动学 多项式插值 改进粒子群算法 轨迹规划

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基于六轴机器人的运动学分析与轨迹规划 被引量：3

6

作者 吴珂 平学成 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第7期17-22,共6页

为了进一步提高机械臂的工作效率以及保持运行轨迹的平稳、连续,对机器人进行运动学分析和时间最优轨迹规划。以大族E05协作机器人为研究对象,基于D-H参数法建立机器人运动学模型,并进行正、逆运动学分析,基于改进的粒子群算法对机械臂3... 为了进一步提高机械臂的工作效率以及保持运行轨迹的平稳、连续,对机器人进行运动学分析和时间最优轨迹规划。以大族E05协作机器人为研究对象,基于D-H参数法建立机器人运动学模型,并进行正、逆运动学分析,基于改进的粒子群算法对机械臂3-5-3分段多项式插值轨迹规划模型进行时间优化。通过MATLAB中机器人工具箱构建机械臂仿真模型,进行轨迹规划仿真实验。实验结果表明,机械臂逆运动学求解准确,轨迹规划算法可靠,轨迹规划时间较优化前缩短了53%,规划的运动轨迹平滑连续,无突变。 展开更多

关键词 D-H参数法 粒子群算法 多项式插值 轨迹规划

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钻锚机器人机械臂轨迹规划方法研究 被引量：3

7

作者 张君 李万业 +3 位作者 郭家华 李京凯 贺欣悦 武仲斌 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期807-816,共10页

为了提高煤矿巷道支护效率,以6自由度钻锚机器人机械臂为研究对象,提出了基于改进灰狼优化算法的机械臂时间最优轨迹规划方法。首先,通过D-H参数法建立了机械臂运动学模型,使用蒙特卡罗法对机械臂进行工作空间分析,并利用MATLAB软件对... 为了提高煤矿巷道支护效率,以6自由度钻锚机器人机械臂为研究对象,提出了基于改进灰狼优化算法的机械臂时间最优轨迹规划方法。首先,通过D-H参数法建立了机械臂运动学模型,使用蒙特卡罗法对机械臂进行工作空间分析,并利用MATLAB软件对机械臂进行仿真验证;其次,利用分段多项式插值法对机械臂进行关节空间轨迹规划;最后,提出一种改进灰狼优化算法并测试其性能,在轨迹规划基础上,对机械臂进行时间优化。结果表明,钻锚机器人机械臂满足煤矿巷道锚护作业要求;3-5-3分段多项式插值法可以更好地实现机械臂的平稳运行;机械臂在满足约束条件下到达预定轨迹点所消耗的时间减少了30.40%~50.28%,优于传统的轨迹规划方法。 展开更多

关键词 钻锚机器人 D-H参数法 多项式插值法 轨迹规划 改进灰狼优化算法

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黄土高原地区降水的空间分布 被引量：20

8

作者 田风霞 赵传燕 冯兆东 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1-5,共5页

采用8种空间插值方法对黄土高原地区降水量的空间分布进行模拟。经验证发现:年均降水量用全局多项式插值方法最佳,7月的降水量和6-9月降水量占年降水量的百分比则用局部多项式插值方法最好。由空间插值结果得出:黄土高原地区年均降水量... 采用8种空间插值方法对黄土高原地区降水量的空间分布进行模拟。经验证发现:年均降水量用全局多项式插值方法最佳,7月的降水量和6-9月降水量占年降水量的百分比则用局部多项式插值方法最好。由空间插值结果得出:黄土高原地区年均降水量的区域分布不均匀,由东南部的700 mm左右向西北逐渐减少至120 mm左右,多年降水量等值线呈东北-西南走向;6-9月降水量占年降水量的百分比基本上由南向北逐渐增大;7月的降水量也由东南向西北逐渐减少,由东南部的150 mm左右向西北逐渐减少至不到40 mm。 展开更多

关键词 降水量 空间插值方法 多项式插值 黄土高原地区

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高采样率下GPS卫星轨道坐标插值方法比较 被引量：6

9

作者 王青平 陈光 +1 位作者 陈超贤 赵文波 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2013年第5期49-52,共4页

比较拉格朗日、牛顿与内维尔3种插值算法的运算量、精度和运行时间。结果表明:在精度要求范围内各算法均是可取的,但拉格朗日插值在插值节点两端易产生龙格现象;在50 Hz采样率插值实验中,多项式系数求解法的运行时间仅为拉格朗日插值的1... 比较拉格朗日、牛顿与内维尔3种插值算法的运算量、精度和运行时间。结果表明:在精度要求范围内各算法均是可取的,但拉格朗日插值在插值节点两端易产生龙格现象;在50 Hz采样率插值实验中,多项式系数求解法的运行时间仅为拉格朗日插值的1/45,为牛顿和内维尔插值的1/15。 展开更多

关键词 GPS精密星历 拉格朗日插值 牛顿插值 内维尔插值 多项式系数求解法

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基于Nuttall自卷积窗的改进FFT谱分析方法 被引量：45

10

作者 曾博 唐求 +3 位作者 卿柏元 温和 李刚 滕召胜 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期59-65,共7页

建立性能优良的窗函数是提高频谱分析准确度的关键。本文用Nuttall窗进行时域卷积运算构建Nuttall自卷积窗,具有旁瓣性能随卷积次数增加而迅速提升的优点;提出基于Nuttall自卷积窗的改进FFT谱分析方法,采用最小二乘法推导离散频谱插值... 建立性能优良的窗函数是提高频谱分析准确度的关键。本文用Nuttall窗进行时域卷积运算构建Nuttall自卷积窗,具有旁瓣性能随卷积次数增加而迅速提升的优点;提出基于Nuttall自卷积窗的改进FFT谱分析方法,采用最小二乘法推导离散频谱插值多项式,建立谐波参数准确求解算法;通过仿真实验验证Nuttall自卷积窗及改进FFT谱分析方法的有效性和准确性。 展开更多

关键词 Nuttall自卷积窗 改进快速傅里叶变换 谱分析 最小二乘法 插值多项式

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土木工程下击暴流风速数值模拟的研究 被引量：11

11

作者 李春祥 刘晨哲 +1 位作者 申建红 李锦华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期49-54,共6页

雷暴天气下击暴流之类的高强风对诸如输电塔这样的晶格状结构具有很大的破坏性。因此,建立可靠合理的下击暴流风速模型来分析这些结构在这种极端风荷载作用下的动力响应是很有必要的。通过运用一些时频分析工具可以发现:下击暴流风速表... 雷暴天气下击暴流之类的高强风对诸如输电塔这样的晶格状结构具有很大的破坏性。因此,建立可靠合理的下击暴流风速模型来分析这些结构在这种极端风荷载作用下的动力响应是很有必要的。通过运用一些时频分析工具可以发现:下击暴流风速表现出明显的非平稳性。而且,下击暴流非平稳风速时程可以分解为随时间变化的平均风速即时变平均风速与具有一定相关性的随机脉动成分。基于Holmes平均风速模型和Vicroy风速竖向分布模型,使用Deo-datis提出的均匀调制非平稳随机场的模拟方法,数值模拟了雷暴天气下击暴流行进路线上某一固定位置处的竖向分布风速场。在随机脉动成分的数值模拟过程中,引入了三次样条函数插值技术,以减少Cholesky分解的次数,进一步提高了数值模拟雷暴天气下击暴流风速的效率。 展开更多

关键词 下击暴流 时变平均风速 数值模拟 三次样条函数插值技术 谐波叠加法

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局部多项式插值方法在多源海底沉积厚度数据融合中的应用 被引量：11

12

作者 汪俊 高金耀 +1 位作者 吴招才 张涛 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期25-28,共4页

提出了在多源空间数据融合过程中出现不一致的问题;介绍了局部多项式插值方法的基本原理;通过该方法在海底沉积厚度模型构建中的成功应用,为基础数据的搜集和融合提供了新的思路。

关键词 局部多项式插值方法 空间数据融合 多源数据 沉积层厚度模型

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一种多项式插值的新方法——加权平均法 被引量：3

13

作者 刘荣昌 薛隆泉 +2 位作者 刘宏昭 王慧武 王庆祝 《西安理工大学学报》 CAS 2002年第4期372-375,共4页

提出了一种多项式插值的新方法 ,与拉格朗日插值相比较 ,推导更加简便 ,且具有显著的物理意义。同时 ,该方法将具有普遍意义的 m元 n次插值问题 。

关键词 多项式 插值 加权平均法 系数矩阵

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精细积分法在非线性动力学问题中的应用 被引量：9

14

作者 富明慧 林敬华 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期1-5,共5页

针对非齐次结构动力方程Duhamel形式的特解,建立了一种高效的特解精细积分法,对于非齐次项为幂函数和指数函数的情况,该方法能给出计算机上最高精度的解答。上述特解精细积分过程能与通解精细积分过程有机地结合起来,并形成一种高效的... 针对非齐次结构动力方程Duhamel形式的特解,建立了一种高效的特解精细积分法,对于非齐次项为幂函数和指数函数的情况,该方法能给出计算机上最高精度的解答。上述特解精细积分过程能与通解精细积分过程有机地结合起来,并形成一种高效的广义精细积分法。在此基础上,建立了非线性动力学方程的一种迭代算法。该方法具有很高的精度和效率以及较大的适用范围。算例结果证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 动力学方程 精细积分法 非线性 多项式插值 迭代算法

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面向中医望诊的人脸分割及其算法实现 被引量：4

15

作者 毛红朝 吴暾华 周昌乐 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第9期295-297,共3页

面向中医面部诊病,提出了一种基于高斯模型、经验值修正、多项式插值拟合的人脸区域精确分割方法。对大量典型人脸皮肤图片进行建模确定高斯函数参数,混合最大类间差法和自适应法寻找最佳阈值分割出可能人脸区域,然后利用先验知识对区... 面向中医面部诊病,提出了一种基于高斯模型、经验值修正、多项式插值拟合的人脸区域精确分割方法。对大量典型人脸皮肤图片进行建模确定高斯函数参数,混合最大类间差法和自适应法寻找最佳阈值分割出可能人脸区域,然后利用先验知识对区域进行边缘修正提取出正确人脸区域,最后提出用多项式插值拟合下巴曲线,精确分离颈部,从而实现面向中医诊断需要的人脸区域精确分割。 展开更多

关键词 中医望诊 区域分割 自适应 多项式插值

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基于MATLAB的机械臂运动学分析和轨迹规划 被引量：13

16

作者 马艳艳 曾台英 江海林 《包装工程》 CAS 北大核心 2023年第3期187-193,共7页

目的 研究包装机械臂运动学和轨迹规划,以实现机器臂的平稳运行和精确控制。方法 以六自由度包装机械臂模型为研究对象,采用改进的D–H参数法建立坐标系,推导运动学方程,运用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真,以验证模型的正... 目的 研究包装机械臂运动学和轨迹规划,以实现机器臂的平稳运行和精确控制。方法 以六自由度包装机械臂模型为研究对象,采用改进的D–H参数法建立坐标系,推导运动学方程,运用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真,以验证模型的正确性。其次,采用五次多项式插值算法对机械臂关节空间进行轨迹规划。最后,针对包装作业中待包装产品的定点抓取搬运任务进行轨迹规划和仿真。结果 搭建的机械臂模型正确,五次多项式插值法轨迹优化效果好,可保证各关节角度、速度和加速度曲线光滑连续;计算出抓取搬运任务中各关节的关节量,并得到了末端执行器运动轨迹曲线。结论 机械臂能以预期的运动精度完成抓取搬运的动作,为进一步探究机械臂的运动控制和实际应用奠定了基础。 展开更多

关键词 六自由度机械臂 包装机械 轨迹规划 多项式插值法

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基于ARM7的电子凸轮技术实现方法研究 被引量：2

17

作者 王吉岱 梁存仙 +1 位作者 孙爱芹 孙建 《包装工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期104-108,共5页

目的针对凸轮机构的运动特点和规律,提出一种基于ARM7和伺服电机的电子凸轮系统,用于代替机械凸轮实现凸轮运动。方法重点论述凸轮曲线的设计方法和电子凸轮的实现方法,采用三次多项式插值方法建立凸轮运动的数学模型,得到平滑的速度和... 目的针对凸轮机构的运动特点和规律,提出一种基于ARM7和伺服电机的电子凸轮系统,用于代替机械凸轮实现凸轮运动。方法重点论述凸轮曲线的设计方法和电子凸轮的实现方法,采用三次多项式插值方法建立凸轮运动的数学模型,得到平滑的速度和加速度曲线。基于定步法原理得到电机的控制表格,且使用查表法实现伺服电机的升降频控制,同时给出软硬件设计方法。结果该系统输出的凸轮运动具有可调、定位精确、无冲击等特点。结论该系统成功地应用于包装机械中,提高了包装机械的包装速度、精度、输出柔性和智能化程度,具有明显的应用效果。 展开更多

关键词 电子凸轮 ARM7 三次多项式插值 定步法 查表法

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低频时码接收机高精度定时的研究 被引量：9

18

作者 白燕 吴贵臣 许林生 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2006年第3期102-105,共4页

低频时码接收机的高精度定时问题,是研制高精度用户终端设备的关键。本文通过合理的UTC控制来选择所需要的数据段,利用三次样条插值计算载波信号的峰值点,并用最小二乘拟合得到光滑的下降曲线。该曲线的斜率最大点即为低频时码接收机的... 低频时码接收机的高精度定时问题,是研制高精度用户终端设备的关键。本文通过合理的UTC控制来选择所需要的数据段,利用三次样条插值计算载波信号的峰值点,并用最小二乘拟合得到光滑的下降曲线。该曲线的斜率最大点即为低频时码接收机的秒定时参考点。实验结果表明,采用该方法后接收机的定时精度可以达到数十微秒。 展开更多

关键词 低频时码 接收机 高精度定时 三次样条插值 最小二乘法 定时参考点

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开尔文源格林函数数值计算方法对比研究 被引量：3

19

作者 姚朝帮 董文才 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期98-103,108,共7页

为了探究开尔文源格林函数的快速数值计算方法,从精度与效率两方面对其近场扰动项N和远场波动项W常用的求解算法开展对比分析。N项的计算方法主要有:制表法、切比雪夫多项式拟合法、有理函数法及改进的梯形法。W项的计算方法主要有:Bes... 为了探究开尔文源格林函数的快速数值计算方法,从精度与效率两方面对其近场扰动项N和远场波动项W常用的求解算法开展对比分析。N项的计算方法主要有:制表法、切比雪夫多项式拟合法、有理函数法及改进的梯形法。W项的计算方法主要有:Bessel函数法和变量代换法。对这些算法的数值分析表明:采用切比雪夫多项式拟合法及制表法计算N项、采用"变量代换法"计算W项的精度与效率较高;两者结合计算Kelvin源格林函数的算法可用于船舶静水航行兴波流场的分析。 展开更多

关键词 开尔文源格林函数 振荡性 制表法 切比雪夫多项式 变量代换

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一种高精度线阵CCD二维自准直仪四狭缝目标中心的定位方法 被引量：4

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作者 董彦维 贾军强 +2 位作者 万琦 刘希强 段祉鸿 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2016年第1期81-84,共4页

为满足高精度线阵CCD二维自准直仪动态高精度测量,提出一种高精度线阵CCD二维自准直仪四狭缝目标中心的定位方法,首先采用高斯滤波对CCD图像进行平滑处理,在抑制噪声的同时生成带有高斯加权的CCD图像,然后采用线性插值质心法对加权图像... 为满足高精度线阵CCD二维自准直仪动态高精度测量,提出一种高精度线阵CCD二维自准直仪四狭缝目标中心的定位方法,首先采用高斯滤波对CCD图像进行平滑处理,在抑制噪声的同时生成带有高斯加权的CCD图像,然后采用线性插值质心法对加权图像进行目标中心亚像素定位。实验结果表明,该定位方法稳定性好,定位精度高且实时性强,在原理样机上,应用该方法实现了单次二维角度测量时间小于0.2 s,测量范围±900″,在±300″内相对于进口ELCOMAT3000示值误差优于±0.5″,具备工程应用价值。 展开更多

关键词 高精度线阵CCD 二维自准直仪 高斯滤波 线性插值质心法 亚像素定位

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