Optimal trajectory planning of free-floating space manipulator using differential evolution algorithm

The existence of the path dependent dynamic singularities limits the volume of available workspace of free-floating space robot and induces enormous joint velocities when such singularities are met. In order to overcome this demerit, this paper presents an optimal joint trajectory planning method using forward kinematics equations of free-floating space robot, while joint motion laws are delineated with application of the concept of reaction null-space. Bézier curve, in conjunction with the null-space column vectors, are applied to describe the joint trajectories. Considering the forward kinematics equations of the free-floating space robot, the trajectory planning issue is consequently transferred to an optimization issue while the control points to construct the Bézier curve are the design variables. A constrained differential evolution (DE) scheme with premature handling strategy is implemented to find the optimal solution of the design variables while specific objectives and imposed constraints are satisfied. Differ from traditional methods, we synthesize null-space and specialized curve to provide a novel viewpoint for trajectory planning of free-floating space robot. Simulation results are presented for trajectory planning of 7 degree-of-freedom (DOF) kinematically redundant manipulator mounted on a free-floating spacecraft and demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

基于特征曲线法的CFRP干涉连接结构损伤萌生及扩展分析

干涉连接是航空复合材料结构件的主要连接方式,然而不恰当的干涉量会导致孔周围区域产生损伤,从而严重影响整个连接结构的静强度和疲劳强度。分析了干涉连接过程连接板的受力形式,建立了基于干涉量的孔边应力分布模型。在此基础上,结合Yamada准则建立了孔边损伤萌生模型,利用特征曲线法界定了材料损伤区域传播的极限位置;其次,针对CFRP材料(碳纤维增强复合材料)的特点,利用ABAQUS软件对干涉连接过程损伤的萌生及扩展进行仿真模拟;最后,对不同孔径不同干涉量条件下的损伤萌生和损伤扩展结果进行对比分析,验证了损伤萌生模型的准确性。     

基于曲线拟合的飞机方向舵偏角测量误差补偿

在对飞参记录系统的方向舵偏角通道进行标校的过程中,俯仰角变化和其它非线性误差都会影响电子罗盘的测量精度。本文研究了基于曲线拟合原理建立误差补偿公式的方法,以减小方向舵偏角通道的测量误差。实验证明,这种方法可以有效地提高电子罗盘的方向舵偏角测量精度。     

试飞数据处理方法——升力曲线和极曲线

介绍了一种试飞数据处理的方法,详细介绍了数据处理步骤。并以具体的试飞数据为例,根据提供的方法得出升力系数和阻力系数,进而可得到升力曲线和极曲线。对比了试飞数据和风洞试验的结果,两者基本相一致。在处理大量试飞数据的过程中,编写了相应的程序,提高了工作效率。     

整体最小二乘法在某型液压测量设备中的应用

某型飞机液压系统压力测量设备中,液压传感器在原理上存在非线性因素,制造过程中随机误差较大。在对传感器输出的差分信号进行整形放大的过程中,使用了非线性放大电路,另外,电路中的放大器和电阻等器件均存在随机误差,导致该液压系统压力测量设备的输入和输出之间没有显式的函数关系表达式。研究采用整体最小二乘法对输入和输出进行曲线拟合,将测量过程中原理性的非线性因素和所有器件的误差均作为一个黑箱因素处理,不需对其进行精确测量,由整体最小二乘法进行曲线拟合,硬件设计和软件编程两个方面都容易实现。     

Bezier曲线在生产设计中的应用

根据解析函数和Bezier曲线的相关性质,提出一种两者相互转化的新算法,既保证了曲线与实际的一致,又减少了计算的维数。     

服役环境下材料S-N曲线的BP模型

目前常规条件下各种金属材料的S—N曲线已基本完备，但是考虑腐蚀环境影响的S—N曲线还很少见。本文研究了在加速腐蚀当量环境谱作用后，LY12-CZ铝舍金材料的S—N曲线随日历年限的变化规律。首先，将试件暴露于加速腐蚀环境中，进行0年、3年、8年和13年的腐蚀试验。其次进行常幅谱下的疲劳试验。试验结果表明：腐蚀环境作用后的疲劳寿命均值随日历年限的增加显著降低，而变异系数呈增长的趋势。鉴于腐蚀环境作用后的S—N曲线具有较强的非线性，本文采用反向传播网络对加速腐蚀后的疲劳试验结果进行训练，建立了日历腐蚀环境下材料S—N曲线的BP模型，仿真结果与试验结果吻合较好。     

PIC单片机在粮食水分子测量仪中的应用

基于PIC单片机控制的粮食水分子测量仪的基本组成原理，分析湿度、温度传感器检测特性及温度补偿方法，借助虚拟曲线拟合仪对传感器输出数据进行曲线拟合，应用软件编程实现非线性校正。叙述PIC单片机在实际应用中特点及PICCC语言编程要点，并给出系统软件流程图。     

计算机辅助实现航空器基线转弯程序设计的方法

随着航空事业的迅速发展,空中交通日趋繁忙,科学合理地利用空中资源是发展航空事业的基础.飞行程序设计是航行工程的重要组成部分.目前,国内大部分飞行程序设计主要还是手工设计,设计周期长,设计信息管理不规范.本文介绍了计算机辅助航空器基线转弯程序设计的方法、主要数据结构和实现算法.文章所描述的系统采用了数据库技术、地理信息系统技术和空间几何算法,实现了对航空器基线转弯程序设计过程和设计结果评价的可视化.解决了航空器基线转弯程序设计多年来的手工操作问题.     

基于深度学习的翼型反设计方法

建立了一种基于深度学习的翼型反设计方法,将翼型曲线及其对应的压力分布图像作为训练学习对象,建立其内在联系的模型,实现通过卷积神经网络提取压力分布图像的特征,计算获得翼型曲线。该方法直接将压力分布图像作为模型输入,更加直观简洁,同时避免了传统方法中耗时的数值计算过程。模型测试中,6 000组压力分布图像和翼型曲线用于模型训练,另外561组用于模型验证,验证耗时仅67 s,预测的翼型曲线与CFD计算结果的平均相对误差为055%。对比实验中,通过对压力分布曲线添加噪声、改变输出层尺寸等方式,进一步验证和分析了预测模型性能。结果表明该翼型反设计方法具有较高预测精度和较强鲁棒性,能在保证精度的情况下降低计算时间,提高设计效率。