复杂组合曲线的设计与拟合——重节点B样条法

本文在非均匀B样条的基础上,采用重节点方法设计和拟合复杂组合曲线。对于各种不同的重节点情况,解决了反求特征多边形顶点时线性方程组的降秩问题,并建立了统一表达式。由于考虑到使用中可能遇到的各种情况,程序通用性强,使用方便,能快速地拟合、设计、修改复杂组合曲线,为计算机辅助几何设计与绘图中应用B样条提供了一种具有较大灵活性的方法。     

基于B样条模型的参数化卡尔曼滤波器设计

以标准B样条函数为基础,建立了以位置、样条系数为状态变量的参数化卡尔曼滤波器,用于解决外测数据的实时滤波问题。按照时间更新跨节点与否,分2种情况给出了状态转移方程。在时间更新跨样条节点时,使用样条函数的一阶连续导数条件,估计新增样条节点系数,由此实现滤波器在跨节点处的平滑过渡。通过仿真数据对新方法进行验证,并与已有的2类典型滤波方法进行比较,结果表明,本方法的滤波精度与另一类直接基于弹道信号表示的样条递推滤波方法精度相当,且可表现出更优的收敛性。新方法具有样条参数化模型的相同优点,可对时域信号全时段建模,可利用先验信息设计弹道优选节点而实现滤波性能优化,缺点在于状态更新的策略较为复杂。     

汽车车身局部复杂曲面造型的计算方法

本文结合汽车车身复杂外形设计的实际，运用重节点型B样条曲线曲面理论，研究了汽车车身局部复杂曲面的造型方法，阐述了汽车车身局部复杂曲面造型的具体计算方法，为汽车车身复杂曲面的处理提供了一种有效的手段。     

雷测数据准实时处理的随机误差分离方法

为解决雷测数据中的随机误差分离问题,本文建立了雷测数据自由节点B样条非线性最小二乘表示的数学模型,介绍了确定样条节点数的方法,将弹道参数的求解问题分解为线性最小二乘的参数估计问题和非线性优化的求解问题,并通过求解最优节点和弹道参数实现了测量数据野值点的剔除、重构和随机误差分离。工程实践表明,该方法简化了数据处理过程,有效地提高了雷达准实时数据处理的精度。     

PSO节点寻优的样条逼近微分

样条节点分布对逼近精度的影响很大,样条节点寻优模型的雅可比矩阵求解复杂。利用经典参数的PSO（粒子群算法）解算样条最优节点分布模型,以逼近残差的平方和为目标函数,每步对节点序列排序后再计算目标函数,可以提高样条逼近精度,为样条节点寻优提供了一种较好的实现方法。仿真计算表明,在一定的节点个数情况下,PSO节点寻优的逼近效果比Carl de Boor的NEWNOT程序中的方法要好。     

基于B样条的直升机航迹处理方法

为满足航迹规划中最优航迹的要求,需要对参考航迹进行处理.提出了一种基于B样条曲线的直升机航迹后处理方法,方法以改进蚁群算法生成的参考航迹为基础,利用B样条曲线自身连续性、局部性、曲率变化均匀等特性,并根据直升机低空飞行的过载、最大飞行速度等限制条件,对参考航迹的航迹点进行修正和插值.B样条曲线也有利于对航迹进行局部重规划,可以满足出现意外情况时航迹修改和调整的要求.对B样条处理后的航迹采用广义预测方法(GPC)进行跟踪控制,并与线性插值处理得到的航迹进行比较,从航迹控制的角度验证了该后处理方法可以提高跟踪控制的性能和操纵品质.     

样条节点优化方法及其在弹道表示中的应用

精确的主动段弹道表示模型是高精度弹道参数估计算法的关键。针对等距节点样条模型表示主动段弹道截断误差过大问题,引入一种基于残差的自适应样条节点优化方法,用自由节点样条表示主动段弹道,并根据假设检验理论给出算法中的阈值确定方法。仿真结果表明,经该方法进行节点优化后的样条模型,不但能有效控制模型误差,当检验水平较高时,还能初步识别导弹主动段特征点。     

基于最优样条节点的导弹主动段弹道估计方法

拟合导弹主动段弹道并估计其弹道参数是天基红外系统(SBIRS)的重要任务之一。首先采用三次样条函数对导弹主动段弹道进行描述,并建立主动段弹道的运动模型和测量模型;其次采用最大似然估计方法将导弹弹道估计问题转化为非线性最小二乘准则下的样条系数和样条节点分布最优估计问题;最后利用投影定理将样条系数估计和样条节点分布估计分离开来,并通过迭代逼近给出了最优样条节点数的确定方法。仿真实验结果表明,所提方法不仅对主动段弹道的拟合精度高,而且还减少了待估参数的数目,简化了求解过程,可在无先验信息条件下较好地解决导弹主动段弹道的估计问题。     

参数估计的样条函数法应用

简要了介绍了样条函数法的基本原理，飞机的数学模型和空气动力系数的样条函数表达式。用一算例说明了估计过程，获得了纵向气动导数随迎角变化的估计结果。同时还研究了迎角节点间隔和样条函数的次数对估计结果的影响，估计结果表明，样条函数法是非线性参数估计的重要方法之一，适当减小节点和间隔和适当增加样条函数次数可以提高参数估计的精度。     

基于B样条曲线的无人机航路规划算法

提出了一种动态环境中无人机(UAV)航路规划与重规划算法。根据战场中各个已知威胁的位置建立可行点之间的有向图，用Dijkstra算法生成一条由若干直线段连接的参考航路，再利用B样条曲线具有C^2连续性、局部性、保凸性以及B样条曲线的曲率变化比较均匀的特点，对规划的参考航路进行修正和验证，使得规划航路对无人机安全可飞。当遇到突然出现的威胁时，可对航路进行局部重规划。     

具有公共三次曲线的NURBS曲面片G2光滑拼接算法

非均匀有理B样条(NURBS)曲线、曲面造型理论是当前最先进的几何造型方法之一，大量基于NURBS的实用造型系统得到发展。对NURBS而言，虽然具有参数连续性，但为了实用需要，仍需构造具有一定光滑程度的合成曲面，满足局部设计和修改的目的。在作给出的具有公共三次曲线的NURBS曲面片G^1光滑拼接算法基础上，给出了具有公共三次曲线的NURBS曲面片G^2光滑拼接条件，得到了相应控制顶点、权系数的具体算法；对于一个已知NURBS曲面，构造另一个NURBS曲面，使其达到G^2拼接是简单易行的。     

权因子、参数变换与有理二次Bezier曲线参数化

正则参数变换不改变参数曲线的形状,但改变了从曲线定义域内的点到曲线上点的映射关系,因而改变了曲线参数化。在形状不变因子不变情况下,如果改变有理二次Ｂｅｚｉｅｒ曲线的权因子,称之为权因子变换,能得到与正则参数变换同样的效果。同时,给出了在有理二次Ｂｅｚｉｅｒ曲线上点与权因子间的关系,并导出了与权因子变换对参数化有同样影响的参数变换公式。     

PRACTICAL G~2 CONTINUITY ALGORITHMS BETWEEN ADJACENT NURBS PATCHES

Geometriccontinuityiswidelyrecognizedastheappropriatewaytofittogethertwoadja-centsurfacepatchesinCAD/CAM.ItavoidsdePendenceofparametrizatinnandprovidesaddi-tionalparametersformodelingtheshapes.Apatchworktechniqueconstructsanycompositesurfacestraightforwardly,patchbypatch.ThetangentplanecontinuityG1andcurvaturecon-tinuityG2ofparametricsurfacepatcheshavebeenstudied[1~6J-AlltheseresearchersworkwithsurfacepatchesinBezierformandrationalBezierform.IncontrasttoNURBSsurface,BezierandrationalBe…     

航空发动机风扇叶片伸根段造型设计与优化

探索了航空发动机风扇叶片伸根段造型的优化设计方法,利用它在保持叶身气动设计不变的情况下使风扇叶片振动特性得到改善。建立了基于非均匀有理B样条NURBS (non-uniform rational B-spline)桥接曲线的伸根段造型方法,实现气动叶身与榫头侧面间的光滑连接；通过改变桥接曲线控制顶点的位置实现伸根段造型的参数化设计,并在相关假设条件的基础上提取了完全定义伸根段造型所需的8个设计变量；以风扇叶片共振裕度最大化作为伸根段设计目标,在径向基函数网络(RBFN)与粒子群(PSO)算法的基础上建立了伸根段造型优化设计流程,其原理是构造RBFN近似模型来逼近和预测风扇叶片共振裕度与伸根段设计变量间的隐式目标函数,在此基础上使用PSO算法搜索使共振裕度达到最大化的伸根段设计变量组合。结果表明:某大涵道比宽弦风扇叶片采用上述流程,通过优化伸根段造型使风扇叶片轴向一弯模态的自振频率得到提高,与转速3倍频激振间的共振裕度提高约2%。      

有理Bézier曲线的权因子计算

给出了有理Bézier曲线形状作定量修改时的权因子的计算公式,并且证明了权因子选取的唯一性。     

给定任意拓扑控制多面体的分片光滑样条曲面拟合

张量积B样条曲面在CAD领域具有重要意义，但是普通张量积B样条曲面的控制顶点必须呈拓扑矩形阵列形式排列，不能满足任意拓扑控制网格的要求。本文基于双四次广义B样条基函数和G1连续条件，推导出线性混合矩阵。利用这些混合矩阵，非规则控制多面体中的控制顶点被转换成分片B样条曲面的控制顶点，相邻曲面片间满足G1连续条件。即利用混合矩阵，可以用与张量积B样条曲面相同的概念框架处理具有非四边界及多于或少于4个四边界面汇聚于一点的非规则控制多面体的曲面拟合。文中还包括应用实例以表明文中方法的正确性。     

TC4钛合金电子束焊缝形状特征分类研究

论述了理论解析、数值模拟、回归分析、人工神经网络等多种焊缝形状的研究方法,采用多种预测方法结合将是较为理想的焊缝形状研究方案.在所获取的电子束焊缝截面上取一系列控制点,利用B样条曲线实现焊缝形状的参数化再现,分析了控制点参数与焊缝形状特征参数的关系,建立了焊接形状分类准则,获得了特征尺寸临界值,并将电子束焊缝分为漏斗型、钟罩型、楔型和钉型四类.     

RESEARCH ON NURBS SKINNING SURFACE VIA COMPLEX CURVES

ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＮＵＲＢＳＳＫＩＮＮＩＮＧＳＵＲＦＡＣＥＶＩＡＣＯＭＰＬＥＸＣＵＲＶＥＳ￥ＺｈａｎｇＬｅｎｉａｎ；ＺｈｏｕＬａｉｓｕｉ；ＺｈｏｕＲｕｒｏｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈｃｅｎｔｅｒｏｆＣＡＤ／ＣＡＭＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎ...     

基于核主成分分析的涡轮盘结构设计优化

为解决轮盘形状优化过程中变量多且高度非线性的问题,建立了基于核主成分分析(Ker?nelized Principal Component Analysis,KPCA)技术的航空发动机轮盘优化方法.利用控制点形式的非均匀有理B样条(NURBS)曲线构造涡轮盘截面形状,以控制点的坐标作为设计变量;利用实验设计(DOE)进行...     

开放式数控系统中五轴样条插补功能的实现方法(英文)

针对现行复杂曲面加工常采用的五轴联动线性插补方法速度精度较低且数控文件大等缺点,利用非均匀有理 B 样条(NURBS)曲线在表示空间曲线时具有的优势,提出了一种适合于五轴联动实时插补运算的双 NURBS 曲线指令格式。同时介绍了这种格式数控代码的生成过程。给出了在自行研制的开放式数控系统中实现其插补功能的方法。通过实例表明所提出的方法完全可以克服五轴线性插补方法的不足之处,并且是切实可行的。