危险品处置机器人作业规划与实验研究

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作者 唐术锋 韩刚 +2 位作者 王鑫 郭晓栋 常宏 《兵器装备工程学报》 CAS 2024年第S01期231-236,共6页

提出了一种基于机器人的危险品处置方案。面向各种有毒害、易爆炸的危险品,分别设计了移动平台、机械臂、末端手爪3部分,构建了一款能够适应不同复杂地形、拥有较大工作空间和抓取性能的危险品处置机器人;采用标准D-H模型对机械臂进行... 提出了一种基于机器人的危险品处置方案。面向各种有毒害、易爆炸的危险品,分别设计了移动平台、机械臂、末端手爪3部分,构建了一款能够适应不同复杂地形、拥有较大工作空间和抓取性能的危险品处置机器人;采用标准D-H模型对机械臂进行运动学分析,搭建机械臂虚拟样机,并以此为基础求解机械臂最大工作空间;采用三点坐标法规划机械臂运动轨迹并进行了仿真实验,实验结果表明机械臂能够按照规划的轨迹平稳完成对危险品的抓取作业。组装机器人实物样机,并将其放置在实地环境下进行实验。结果表明:危险品处置机器人可对放置在长、宽、高分别是500 mm×500 mm×1200 mm的长方体台座上的直径70 mm、高度250 mm的圆柱体状危险品进行抓取、放置、运输和处理。机器人具有良好的危险品处置性能,为机器人处理危险品提供了可行性方案。 展开更多

关键词 危险品处置 虚拟样机 运动学分析 轨迹规划 实物样机

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液体大幅晃动充液航天器分数阶滑模姿态机动控制

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作者 宋晓娟 范志文 +1 位作者 吕书锋 岳宝增 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1146-1154,共9页

研究部分充液航天器存在系统参数不确定、外部未知扰动、液体燃料大幅晃动的姿态机动控制问题。首先,将大幅晃动的液体燃料等效为运动脉动球模型,建立刚-液耦合航天器动力学方程;其次,针对充液航天器姿态稳定问题,提出一种具有固定时间... 研究部分充液航天器存在系统参数不确定、外部未知扰动、液体燃料大幅晃动的姿态机动控制问题。首先,将大幅晃动的液体燃料等效为运动脉动球模型,建立刚-液耦合航天器动力学方程;其次,针对充液航天器姿态稳定问题,提出一种具有固定时间收敛的分数阶非奇异快速终端滑模算法;同时,设计扰动观测器来估计系统的综合扰动,并且利用径向基函数神经网络来估计液体大幅晃动引起的扰动;设计Lyapunov函数分析并证明系统固定时间稳定性;最后,通过对比的仿真结果验证本文提出控制策略的可行性和有效性。 展开更多

关键词 充液航天器 液体晃动 滑模控制 扰动观测器 神经网络

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机床直线轴温度测点筛选与热误差预测方法 被引量：2

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作者 丁强强 郭世杰 +2 位作者 苏哲 邹云鹤 唐术锋 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第8期22-27,32,共7页

为揭示数控机床直线进给轴温度场信息与热误差之间的非线性映射关系,提高热误差预测模型效率和精度,提出了基于鹈鹕优化算法(POA)与随机森林(RF)的直线轴热误差预测方法。首先,采用Featts聚类算法将温度测点进行聚类分组,通过Spearman... 为揭示数控机床直线进给轴温度场信息与热误差之间的非线性映射关系,提高热误差预测模型效率和精度,提出了基于鹈鹕优化算法(POA)与随机森林(RF)的直线轴热误差预测方法。首先,采用Featts聚类算法将温度测点进行聚类分组,通过Spearman相关性分析计算温度与热误差之间的相关程度及热敏感点;其次,使用POA优化算法对RF模型参数进行寻优,确定RF网络的最佳决策树数量及叶子数等;最后,在三轴铣床加工中心上进行实验验证。结果表明,使用Featts聚类算法与Spearman相关分析方法提高了模型精度,有效避免温度测点间的多重共线性。与传统的BP神经网络及RF网络相比,POA-RF预测网络的均方根误差分别降低了46%和43%。 展开更多

关键词 数控机床 直线轴热误差 温度测点筛选 热误差预测 POA-RF模型

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数控机床几何误差单轴五次测量与辨识方法 被引量：1

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作者 季泽平 田春苗 +2 位作者 郭世杰 唐术锋 兰月政 《机电工程》 北大核心 2024年第1期166-174,182,共10页

针对数控机床几何误差项的准确测量与辨识问题,提出了一种基于激光干涉仪的机床空间几何误差单轴五次测量与辨识方法。首先,针对X、Y、Z轴分别设置了一条测量线,测量了3条划定线上除滚转误差外的其他15项几何误差,共计15次测量;然后,分... 针对数控机床几何误差项的准确测量与辨识问题,提出了一种基于激光干涉仪的机床空间几何误差单轴五次测量与辨识方法。首先,针对X、Y、Z轴分别设置了一条测量线,测量了3条划定线上除滚转误差外的其他15项几何误差,共计15次测量;然后,分析了转角误差对直线度误差以及直线度误差对定位误差的耦合影响,并建立了误差辨识方程组;最后,根据误差辨识方程组,得到了机床21项几何误差;并进行了单轴五次测量法的测量和辨识实验,并将所得结果与空间九线法测量辨识结果进行了对比分析。研究结果表明:单轴五次测量法与空间九线法测量辨识结果的空间误差向量最大偏差为1.93μm,平均偏差为0.58μm,该结果验证了单轴五次测量法是准确和有效的。该方法考虑了实际测量过程中的误差耦合情况,因此相比于空间九线法,该方法减少了测量线数与测量次数,简化了误差项的求解过程;同时,采用单轴运动方式可以有效避免其他轴对当前运动轴误差的影响。 展开更多

关键词 数控机床 激光干涉仪 空间几何误差 单轴五次测量法 误差耦合 误差辨识

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中心不重合径向剪切干涉迭代波前重构算法仿真分析

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作者 杜旭升 白福忠 +1 位作者 徐永祥 王建新 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第1期118-125,共8页

径向剪切干涉测量时经常会出现扩束与缩束光波中心不重合情况,传统波前重构算法会导致较大重构误差,其应用受到挑战。推导了中心不重合径向剪切干涉迭代波前重构算法,仿真分析了组合像差、单阶Zernike像差、中心偏移量大小及其计算误差... 径向剪切干涉测量时经常会出现扩束与缩束光波中心不重合情况,传统波前重构算法会导致较大重构误差,其应用受到挑战。推导了中心不重合径向剪切干涉迭代波前重构算法,仿真分析了组合像差、单阶Zernike像差、中心偏移量大小及其计算误差对重构算法的影响。结果表明,在剪切光波中心不重合情况下,该文算法能够准确进行波前重构,重构效果显著优于传统算法;在论文仿真条件下,随着中心偏移量的增大,本文算法重构波面均方根误差(RMS)不高于0.05λ,而传统算法重构误差RMS值达1.6λ且与偏移量近似线性相关。 展开更多

关键词 径向剪切干涉仪 迭代波前重构 中心不重合径向剪切 算法仿真

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加工中心主轴关键热敏感点选取与热误差预测

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作者 田春苗 季泽平 +2 位作者 郭世杰 唐术锋 乔冠 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第2期169-174,181,共7页

为探究数控机床主轴温度场信息与主轴热误差之间的非线性映射关系,提出一种基于人工蜂群优化算法(ABC)与广义回归神经网络的主轴热误差预测模型。首先,使用热成像技术布置温度传感器,并利用K-medoids算法对温度测点进行聚类分组,使用灰... 为探究数控机床主轴温度场信息与主轴热误差之间的非线性映射关系,提出一种基于人工蜂群优化算法(ABC)与广义回归神经网络的主轴热误差预测模型。首先,使用热成像技术布置温度传感器,并利用K-medoids算法对温度测点进行聚类分组,使用灰色关联度分析方法计算温度与主轴热误差之间的相关程度,进而提取出最佳热敏感点;其次,引入调节因子优化ABC算法的寻优过程,使用改进后的ABC网络确定GRNN网络的最佳参数及光滑因子;最后,以三轴数控加工中心为研究对象,进行温度数据与热误差数据的采集,建立基于ABC-GRNN热误差预测模型并与优化前进行比较。热误差实验结果表明,K-medoids算法与灰色关联分析相结合,有效避免了温度测点之间的多重共线性;ABC-GRNN模型可以更准确地预测出主轴各项误差值。 展开更多

关键词 数控机床 主轴热误差 K-medoids算法 热误差预测 ABC-GRNN模型

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多特征提取与IGWO-SVM的谐波减速器故障识别

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作者 刘彪 石超 郭世杰 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第10期5-12,共8页

为解决对谐波减速器进行故障诊断时,提取的特征信息不足、使用的分类网络容易陷入过拟合的问题,提出了利用改进的完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMD... 为解决对谐波减速器进行故障诊断时,提取的特征信息不足、使用的分类网络容易陷入过拟合的问题,提出了利用改进的完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)降噪与多特征提取结合改进灰狼优化算法(improved grey wolf optimizer,IGWO)优化支持向量机(support vector machine,SVM)的故障识别方法。首先,对采集到的不同故障源的多工况谐波减速器振动信号进行ICEEMDAN分解,应用相关性分析完成信号重构,实现信号降噪处理;其次,提取数据的时频熵特征,丰富所提取数据的特征信息;最后,通过对GWO的收敛因子、比例权重和种群初始化进行改进,构建IGWO-SVM对数据进行分类,完成谐波减速器故障识别。结果表明,所提方法的平均准确率可以达到91.27%,相较于GWO-SVM验证集准确率由87.5%提升到了90%,所提方法能够有效地对多工况谐波减速器进行故障识别,且具有较强的泛化能力。 展开更多

关键词 故障识别 谐波减速器 时频熵特征 支持向量机 改进灰狼算法

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高光谱遥感图像波段选择研究进展综述 被引量：8

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作者 杨红艳 杜健民 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第10期1-12,共12页

高光谱成像遥感技术可获取地物的光谱、辐射和空间信息,在国民经济的各个领域得到广泛的应用。但其狭窄的波段间距带来丰富光谱信息的同时,也带来了信息冗余,增加了数据处理的难度。因此,高光谱遥感数据在进行实际应用前,需要进行波段... 高光谱成像遥感技术可获取地物的光谱、辐射和空间信息,在国民经济的各个领域得到广泛的应用。但其狭窄的波段间距带来丰富光谱信息的同时,也带来了信息冗余,增加了数据处理的难度。因此,高光谱遥感数据在进行实际应用前,需要进行波段选择并提取光谱特征,降低数据维数。对高光谱遥感图像的波段选择研究进展进行了综述,在分析、归纳波段选择策略的基础上,从评价准则、空谱特征、半监督学习、稀疏表达、智能搜索和深度学习六方面阐述了波段选择方法的最新研究进展,探讨了当前高光谱图像波段选择面临的问题与挑战,对未来发展的趋势进行了预估。 展开更多

关键词 数字图像处理 遥感 高光谱图像 波段选择

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挠性充液航天器复合自适应姿态机动控制 被引量：2

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作者 宋晓娟 李雪松 +1 位作者 何晓东 吕书锋 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期11-20,共10页

主要研究了刚-挠-液耦合航天器的大角度姿态机动问题.将液体燃料的晃动等效为二阶的弹簧质量模型,挠性帆板假设为欧拉-伯努利梁,考虑外部未知干扰力矩、系统的状态变量不可见以及姿态机动引起的液体晃动及挠性体振动的抑制问题,结合模... 主要研究了刚-挠-液耦合航天器的大角度姿态机动问题.将液体燃料的晃动等效为二阶的弹簧质量模型,挠性帆板假设为欧拉-伯努利梁,考虑外部未知干扰力矩、系统的状态变量不可见以及姿态机动引起的液体晃动及挠性体振动的抑制问题,结合模糊控制和输入成型技术,设计了一种基于Lyapunov第二法的自适应输出反馈复合控制方法.其中模糊控制器用于动态优化复合控制器内的参数,增强其鲁棒性;多模态的输入成型前馈控制器用于抑制液体晃动和挠性附件振动的位移响应.数值模拟给出了各状态变量的时间历程图,仿真结果显示复合控制器在实现姿态跟踪误差渐近收敛的前提下明显地减小了液体晃动及挠性附件振动的位移响应,验证了本方法的有效性. 展开更多

关键词 刚-挠-液耦合航天器 动力学建模 自适应控制 模糊控制 输入成型

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极寒大温差环境下温度对轴承配合的影响及自适应补偿结构

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作者 唐术锋 王旭 +2 位作者 张慧杰 姚佳男 程曦 《轴承》 北大核心 2022年第5期16-20,共5页

分析了极寒大温差下外壳和圆锥滚子轴承外圈由于材料不同产生的热变形和热应力,利用热稳态的边界条件得到了热应力、热应变与径向变形,并基于ANSYS数值模拟验证了理论分析的正确性。针对热应力对轴承配合的影响,提出一种可以减少热应力... 分析了极寒大温差下外壳和圆锥滚子轴承外圈由于材料不同产生的热变形和热应力,利用热稳态的边界条件得到了热应力、热应变与径向变形,并基于ANSYS数值模拟验证了理论分析的正确性。针对热应力对轴承配合的影响,提出一种可以减少热应力影响的温变自适应补偿结构,并基于ADAMS运动学仿真验证其有效性,该结构维持了原结构中轴承的工作游隙,消除了大温差下的热应力对轴承配合的影响。 展开更多

关键词 滚动轴承 圆锥滚子轴承 温差 热应力 自适应

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相位光栅衍射法测量高灰阶LC-SLM相位调制特性 被引量：1

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作者 陈佳艺 王建新 +1 位作者 白福忠 徐永祥 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第3期35-40,共6页

为测量高灰阶液晶空间光调制器(LC-SLM)整体相位调制特性,引入二维棋盘形相位光栅衍射测量方法。根据傅里叶光学原理,经过理论推导和仿真分析得到零级衍射光强与相位调制量之间的关系。搭建含有参考光束的衍射实验系统,通过适当的光斑... 为测量高灰阶液晶空间光调制器(LC-SLM)整体相位调制特性,引入二维棋盘形相位光栅衍射测量方法。根据傅里叶光学原理,经过理论推导和仿真分析得到零级衍射光强与相位调制量之间的关系。搭建含有参考光束的衍射实验系统,通过适当的光斑图像处理计算出零级衍射相对光强,从而获得相位调制特性曲线,并与干涉测量法实验结果进行对比。实验结果显示两种方法得到的调制曲线高度相似,相关系数达0.996;表明相位光栅衍射法能用于测量LC-SLM整体相位调制,可获得2π相位调制范围内的特性曲线。最后分析衍射法与干涉法的特点与局限,可为实际测量提供有益参考。 展开更多

关键词 液晶空间光调制器(LC-SLM) 相位调制特性 棋盘形相位光栅 衍射测量法

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牛顿环条纹几何参数的自动视觉检测 被引量：4

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作者 张晓华 高晓娟 +1 位作者 赫玉会 白福忠 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第3期41-46,共6页

论文基于牛顿环条纹图像结构特征,引入统计分析策略构建一种牛顿环条纹图像几何参数的自动视觉检测方法。根据条纹上任意点的梯度方向均指向圆环条纹圆心这一思想,使用邻域梯度方向算法获得圆心坐标;采用极坐标变换将圆形条纹变换为直条... 论文基于牛顿环条纹图像结构特征,引入统计分析策略构建一种牛顿环条纹图像几何参数的自动视觉检测方法。根据条纹上任意点的梯度方向均指向圆环条纹圆心这一思想,使用邻域梯度方向算法获得圆心坐标;采用极坐标变换将圆形条纹变换为直条纹,借助灰度方向投影获得各级条纹半径。结果表明所提方法能够同时检测出圆心坐标与各级明和暗条纹半径,并能实现亚像素检测精度;计算过程无需对原始图像进行平滑滤波、阈值分割等预处理操作,方法自动化程度高、抗噪声能力强。 展开更多

关键词 牛顿环条纹 几何参数检测 邻域梯度方向算法 极坐标变换

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一种基于参数标定的投影条纹周期简易校正方法

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作者 赵婷婷 白福忠 +1 位作者 徐永祥 高晓娟 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期119-124,共6页

基于三角测量原理的条纹投影轮廓测量系统中,倾斜投影到参考平面上的条纹将产生周期展宽现象,引起相位失真甚至影响测量精度。论文以条纹位置为控制变量推导出条纹周期校正的线性数学模型,通过简便的标定获得模型参数,由此反算出新的待... 基于三角测量原理的条纹投影轮廓测量系统中,倾斜投影到参考平面上的条纹将产生周期展宽现象,引起相位失真甚至影响测量精度。论文以条纹位置为控制变量推导出条纹周期校正的线性数学模型,通过简便的标定获得模型参数,由此反算出新的待投影条纹,并在参考平面上获得周期分布的投影条纹。实验结果表明校正后的条纹周期变化范围在±0.1像素内,并且该方法能够获得更为精确的三维轮廓测量结果。 展开更多

关键词 光学三维成像 傅里叶变换轮廓术 条纹投影 条纹周期校正 模型参数标定

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