检索结果-内蒙古大学图书馆

兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 42-49页

作者：徐乐乐张国军张文栋王宇通柳燕陈佳钰中北大学仪器与电子学院太原030051 省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

为确保配有圆形降落伞的物体在空中定点下落时实现以最短时间安全落地,提出了一种降落伞在空中多次打开和关闭的下降方法,降落伞每次打开或者关闭都由控制系统控制;同时设计出了适合圆形降落伞空中多次打开关闭的开关伞机械结构。在控... 详细信息

为确保配有圆形降落伞的物体在空中定点下落时实现以最短时间安全落地,提出了一种降落伞在空中多次打开和关闭的下降方法,降落伞每次打开或者关闭都由控制系统控制;同时设计出了适合圆形降落伞空中多次打开关闭的开关伞机械结构。在控制系统中,算法可以根据物体即将下落时的高度、圆形降落伞可承受的最大下落速度、圆形降落伞下落的安全速度,计算出物体需要打开或者关闭圆形降落伞的时间点,控制系统可以使圆形降落伞定时打开或者关闭。通过仿真得出了下落高度和下落速度情况,结果表明,所提方法可以确保配有圆形降落伞的物体在最短时间内安全着落。

关键词：圆形降落伞控制系统机械结构安全速度最短时间

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一种融合外部姿态信息的SLAM算法

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中国惯性技术学报 2021年第3期29卷 321-327页

作者：李醒飞李婧娴郭凤志天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

在GNSS信号缺失、地磁受外界干扰等特殊环境下,同步定位与建图(SLAM)技术受到位姿累计误差的严重影响。为消除SLAM系统中的累积误差,提出了融合视觉和外部姿态信息的SLAM算法。建立图像关键帧和稀疏的外部姿态关键帧,分析了位姿协方差关... 详细信息

在GNSS信号缺失、地磁受外界干扰等特殊环境下,同步定位与建图(SLAM)技术受到位姿累计误差的严重影响。为消除SLAM系统中的累积误差,提出了融合视觉和外部姿态信息的SLAM算法。建立图像关键帧和稀疏的外部姿态关键帧,分析了位姿协方差关系,并针对外部姿态具有三自由度的特点,推导了融合地理真实姿态的SLAM姿态图优化和全局优化算法。室内场景试验表明,所提出算法的均值误差仅为融合前的67.6%;基于KITTI数据集的试验表明,在有无回环情况下,所提出的算法都能有效降低轨迹和姿态误差。有效地验证了融合优化算法在不同场景下降低累计误差的效果。

关键词：同步定位与建图测姿系统融合算法姿态图全局优化

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宽频惯性基准谐振抑制陷波器参数优化方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第8期54卷 852-860页

作者：李醒飞郑安琪拓卫晓周政天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

宽频惯性基准(H-IRU)能够提供一束稳定于惯性空间的参考光束,作为捕获、跟踪与瞄准(ATP)系统视轴的惯性参考.根据H-IRU的弹簧-质量模型推导了系统的传递函数,并对系统的频响特性进行了辨识实验.为了抑制H-IRU柔性支撑结构引入的低频谐振... 详细信息

宽频惯性基准(H-IRU)能够提供一束稳定于惯性空间的参考光束,作为捕获、跟踪与瞄准(ATP)系统视轴的惯性参考.根据H-IRU的弹簧-质量模型推导了系统的传递函数,并对系统的频响特性进行了辨识实验.为了抑制H-IRU柔性支撑结构引入的低频谐振,提出了一种改进型陷波器.为了避免因陷波器参数设计不合理导致谐振抑制效果不理想或设计过程反复等情况的发生,提出了一种陷波器参数优化设计方法.以H-IRU系统模型幅频特性曲线最大幅值处的频率确定陷波中心频率,根据系统的直流增益与最大幅值之差确定陷波深度参数,以最小化加入陷波器后系统幅频曲线凸起为目标构造目标函数,对陷波器宽度参数进行快速寻优.将设计的陷波器串联入控制回路,结合不完全微分PID控制和噪声抑制扰动观测器设计了一种混合控制器作为H-IRU的位置环控制器.对串联陷波器后的H-IRU系统的开环及闭环频域特性进行了Matlab仿真,并利用扫频法和辨识法对其实验频域特性进行了测试.仿真和实验结果表明:采用参数优化方法设计的陷波器能够有效抑制系统27 Hz附近的低频机械谐振,结合闭环控制方法,可拓展系统闭环带宽至110 Hz.

关键词：宽频惯性基准谐振抑制陷波器参数优化

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基于改进二阶段检测网络的长时跟踪重检测方法

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应用光学 2023年第4期44卷 768-776页

作者：赵年甫王霖王向军陈文亮天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室天津300072

为构建适用于长时跟踪的重检测模块,受改进二阶段检测网络的GlobalTrack方法的启发,提出了一种高效的对特定模板目标进行端到端重检测的深度网络:首先,为了在大尺度图像上更高效地融合模板特征,通过构造交叉信息增强模块改进深度互相关... 详细信息

为构建适用于长时跟踪的重检测模块,受改进二阶段检测网络的GlobalTrack方法的启发,提出了一种高效的对特定模板目标进行端到端重检测的深度网络:首先,为了在大尺度图像上更高效地融合模板特征,通过构造交叉信息增强模块改进深度互相关方法,利用交叉通道注意力信息编码搜索特征和模板特征;此外,采用动态实例交互模块替代传统二阶段网络的RPN(region proposal network)和RCNN(region-based convolutional neural networks)结构,根据模板信息指导检测网络的分类和回归阶段,构建了端到端的稀疏重检测结构。在LaSOT和OxUva长时跟踪数据集上进行对比实验,本文方法相较于原始方法性能提升3%,实时帧率提升173%。实验结果表明,改进后的方法可以在全图范围内更准确、快速地重新检测模板目标。

关键词：长时跟踪二阶段检测重检测通道注意力机制

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基于超构表面的多维光场感知

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中国激光 2021年第19期48卷 227-254页

作者：倪一博闻顺沈子程杨原牧清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

光场包含了振幅、相位、光谱、偏振等多个维度的信息。传统光电探测器一般仅能感知二维光强信息,若想实现对光场其他维度信息的获取,需利用多个光学元件组合,故存在系统复杂、难以集成等问题。超构表面是一种亚波长尺度的新型平面光学... 详细信息

光场包含了振幅、相位、光谱、偏振等多个维度的信息。传统光电探测器一般仅能感知二维光强信息,若想实现对光场其他维度信息的获取,需利用多个光学元件组合,故存在系统复杂、难以集成等问题。超构表面是一种亚波长尺度的新型平面光学元件。通过灵活的平面结构设计,超构表面可以对光场的振幅、相位、光谱、偏振等多维信息进行调控,从而为轻量化、集成化多维光场感知系统的实现提供可能。详细介绍了国内外基于超构表面实现光谱、偏振、深度等多维光场信息感知的最新研究成果,并对目前超构表面在多维光场感知领域面临的挑战以及未来的发展趋势进行了展望。

关键词：物理光学多维光场感知超构表面光谱成像偏振成像三维成像

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基于NFC的无源无线旋转式减阻率测量

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传感技术学报 2023年第2期36卷 182-187页

作者：王文廉赵永峰王玉中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051

NFC适用于旋转状态下稳定的数据采集与无线交互,且其无源的特点使得采集端的设计更为小巧灵活,可避免旋转过程中测量系统的线路束缚和因偏轴对数据造成的严重误差。据此设计了一种基于NFC(ISO15693协议)的无源无线测量系统,采用旋转法... 详细信息

NFC适用于旋转状态下稳定的数据采集与无线交互,且其无源的特点使得采集端的设计更为小巧灵活,可避免旋转过程中测量系统的线路束缚和因偏轴对数据造成的严重误差。据此设计了一种基于NFC(ISO15693协议)的无源无线测量系统,采用旋转法对一种特制喷涂减阻材料的减阻率进行测量。测量过程中设置对照组并重复多次实验,分别得到恒定转速条件下减阻率随减阻涂层厚度的变化关系、恒定减阻涂层厚度条件下减阻率随转速的变化关系。通过对实验数据分析,表明本系统能够准确测量旋转状态下减阻材料的减阻率。

关键词： NFC 无源无线对照组减阻率

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单目视觉融合激光投射的无人机障碍探测方法

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应用光学 2023年第1期44卷 202-210页

作者：刘峰汪瓒王向军天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室天津300072

针对微小型无人机在飞行作业任务中的主动避障需求,提出一种用于微小型无人机避障的、基于单目视觉与主动激光点阵投射的障碍探测方法。使用单目相机采集投射的激光点阵图案,经过图像分割、聚类、质心提取等处理过程,通过像面激光线方... 详细信息

针对微小型无人机在飞行作业任务中的主动避障需求,提出一种用于微小型无人机避障的、基于单目视觉与主动激光点阵投射的障碍探测方法。使用单目相机采集投射的激光点阵图案,经过图像分割、聚类、质心提取等处理过程,通过像面激光线方程约束快速排除特征一致激光点的歧义,使用激光点探测出无人机前方空间中障碍的方位信息。实验验证装置在基线距离为65 mm,工作距离为7 m的条件下,障碍探测的相对误差在1.5%以内。该方法精度高、时间复杂度低,可满足低算力的微小型无人机对障碍探测方法的需求,为进一步避障策略的生成提供数据支撑。

关键词：障碍探测微小型无人机单目视觉空间方位

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轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第5期55卷 512-518页

作者：刘庆纲宋皓杰郭昊魏旭明周兴林天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 武汉科技大学交通学院武汉430081

研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位... 详细信息

研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位移之间的力-位移多元非线性回归模型;该模型通过分析在三维力作用下轮胎不同位置处节点的变形和位移,实现了不同节点处的轮胎与路面之间作用力的求解,并通过改变充气断面尺寸、不同载荷下沉量等指标使模型有效性得到了验证,为设计并优化位移传感器的布局、提高测量结果的可信度,提供了理论依据.采用带有二次项的多元非线性回归模型对11.00R20载重子午线轮胎进行仿真计算.结果表明,在接地中心角θ不超过±15°范围内,回归模型的三维力预测值相对于预设值的误差不超过±2%.为在兼顾回归模型准确度的前提下,提高该模型的解算效率、降低由位移解算力过程的繁琐性,通过分析完整模型中各子项对力预测结果的贡献度,进一步提出了简化回归模型;当θ≤±15°时,各个节点处完整模型与简化模型均方根误差(RMSE)的最大值相差0.43 kN;当θ≤±9°时,两者差值减小至0.27 kN.分析结果表明,通过对安装在轮胎上的位移传感器所采集的数据进行处理,完整模型和简化模型均能实现轮胎与路面间相互作用三维力的预测和计算,但简化模型的适用范围比完整模型要窄.

关键词：轮胎有限元仿真建模轮胎-路面三维力模型多元回归分析模型简化

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精密减速器检测仪测角误差补偿

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光学精密工程 2021年第11期29卷 2622-2631页

作者：裘祖荣周磊薛洁于振天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对圆光栅安装倾斜、光栅变形等因素造成的精密减速器检测仪测角系统精度降低,传统误差补偿方法采样点数受多面棱体工作面限制,导致补偿效果不足的问题,提出一种多数据关联的误差补偿方法。采用自准直仪结合正24面棱体对圆光栅测角误... 详细信息

针对圆光栅安装倾斜、光栅变形等因素造成的精密减速器检测仪测角系统精度降低,传统误差补偿方法采样点数受多面棱体工作面限制,导致补偿效果不足的问题,提出一种多数据关联的误差补偿方法。采用自准直仪结合正24面棱体对圆光栅测角误差进行标定,通过改变多面棱体与圆光栅在周向方向上的相对位置,得到多组测角误差标定数据。利用误差谐波法对多组测量数据进行预处理,将不同组数据关联,并代入BP神经网络中训练,得到圆光栅测角误差模型。该方法无需计算补偿式,能够克服误差谐波法在样本点过多时易产生拟合震荡的问题。实验结果表明:本文所提出的补偿方法残差峰峰值在0.94″内,标准差为0.25″,分别减小至误差谐波法修正后的33.3%和37.9%,有效提高了圆光栅测角系统的精度,使减速器检测仪测角精度达到亚角秒级。

关键词：精密减速器检测仪圆光栅自准直仪误差谐波法 BP神经网络多数据关联

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光电跟踪系统积分反步自抗扰控制策略

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第4期54卷 379-387页

作者：周新力李醒飞天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对光电跟踪系统存在的时变摩擦力、外界扰动等非线性因素引起控制精度降低的问题,本文提出一种积分反步自抗扰控制策略.首先建立了光电跟踪系统的非线性动力学模型,然后将系统中未建模部分与外界扰动定义为总和扰动并将其扩展为新的... 详细信息

针对光电跟踪系统存在的时变摩擦力、外界扰动等非线性因素引起控制精度降低的问题,本文提出一种积分反步自抗扰控制策略.首先建立了光电跟踪系统的非线性动力学模型,然后将系统中未建模部分与外界扰动定义为总和扰动并将其扩展为新的系统状态变量.同时考虑降低参数的整定难度,采用线性状态观测器实时估计光电跟踪系统的各阶状态与总和扰动.此外,采用反步设计法的思想,引入子系统与虚拟控制量的概念,提出一种将积分反步法与自抗扰控制器相结合的复合控制策略,进而提高系统的控制精度与动态响应速度.采用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论对积分反步自抗扰控制策略进行了证明.最后在光电平台上对所提出的控制策略进行了实验验证,并与典型自抗扰算法和反步法对比.实验结果表明:在阶跃实验中,该算法的动态响应速度为1.965 s,优于典型自抗扰算法的2.392 s;在混频正弦角度跟踪实验中,其跟踪误差的绝对值总和为典型自抗扰算法的35.9%,为反步法的19.2%,其跟踪误差的标准差为0.1236,明显小于典型自抗扰算法的0.2824与反步法的0.5366.该算法能有效地抑制时变摩擦及外界扰动,可以实现光电跟踪系统的高精度位置控制与快速动态响应.

关键词：光电跟踪系统自抗扰控制积分反步法扩张状态观测器摩擦力

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