基于改进低秩矩阵补全的交通量数据缺失值插补方法

提出了一种低秩矩阵补全的改进方法以研究道路交通量数据缺失值插补问题。应用基于核范数的低秩矩阵补全对交通量数据矩阵中的缺失值进行第1轮插补; 通过层次聚类算法将交通量数据划分为不同类别, 使得同类中的数据具有较强相关性, 异类中的数据具有较弱的相关性; 在每类样本上应用低秩矩阵补全得到缺失值的第2轮插补; 为了减少聚类数的影响, 提出最小二乘回归集成学习方法将不同聚类数下的插补结果进行融合, 得到最终的交通量数据插补结果; 用美国俄勒冈州波特兰市的交通量数据比较了5种方法的插补误差, 并分析了不同聚类数和距离度量方法的影响。研究结果表明: 在完全随机缺失模式下, 缺失率为10%~60%时, 其相对于传统的低秩矩阵补全模型的插补误差降低了5.93%~9.11%;在随机缺失和混合缺失模式下, 插补误差也分别降低了8.32%~9.55%和8.14%~9.20%;集成不同聚类数下的多个插补结果比单一聚类数下的插补误差降低2.62%~4.76%。可见, 在3种数据缺失模式下, 改进低秩矩阵补全方法降低了交通量数据的插补误差, 能有效提高插补后交通量数据的有效性。      

圆弧插补的改进及软件实现

逐点比较法是开环数控系统常用的插补方法,介绍了逐点比较法的基本原理和圆弧插补改进方法及改进后的高级语言实现算法,可有效的提高逐点比较法的插补精度。     

地震波基线漂移的处理方法

由于受到采集仪器低频噪声、环境背景信号、人为处理误差及初始加速度等的影响,由地震加速度记录积分得到的地震波位移时程曲线会出现严重的零线漂移现象．因此,在结构地震响应的时程分析中,加速度记录需要进行校正．作者在Wilson校正处理方法基础上,提出了一种新的地震波基线漂移的处理方法,改善了加速度记录的积分性质,保证了由加速度积分得到的速度和位移时程终点均为零,并保持了地震波加速度的峰值、持时、频谱等特性．通过在实际工程的应用,验证了该校正方法的合理性．     

基于实测数据的路段可靠性近似算法研究

利用北京市快速路与主干路的流量与车速实测数据,分析交通流量的变化规律,拟合流量-速度关系;分别采用车速和流量计算可靠度与饱和度,得到欠饱和与超饱和状态下可靠度与饱和度之间的一一对应关系,从而建立可靠度与饱和度之间的关系模型;最后利用实测数据对该模型进行了验证,结果表明快速路最大误差为0．0885,主干路最大误差为0．0923．     

基于机器视觉的螺纹计数方法研究

针对目前的螺纹计数方法中存在的检测效率低、工作强度大等问题,提出了一种快速、非接触式的螺纹计数方法。本文介绍了方法的整体结构,通过图像预处理获取螺纹的边沿,由两次hough直线检测获取螺钉两侧的边沿直线和螺钉中轴线,按连通关系遍历螺纹边沿获取各边沿点到中轴线的距离并进行滤波处理,通过各距离的变化趋势获得螺纹的波峰点和波谷点并进行清理,最后由波峰点和波谷点的总数得到螺纹数。在5个型号螺钉各100次随机摆放的测量实验中,最大计数误差为±1个螺纹,使用OpenCV实现的该算法平均用时为50.31 ms,计数精度和速度方面都达到了实际工业应用的要求。     

照片成像测距方法探讨

在精度要求不高的情况下,可以利用照片成像的原理解决很多测距问题.首先讨论在拍照过程中照相机外框底边与需要测量线段所在的平面平行情况,接着将问题扩展到不平行的一般情况.在此过程中,同时建立了所测平面与成像平面的坐标点转换关系,以及求解线段长度的一般表达式.然后分析了该方法在实际运用中可能产生的测量误差及其产生的原因,并提出了切实可行的减小误差的方法.     

电动汽车插补耦合无线充电技术的研究

为了解决电动汽车充电桩定点设置对电池续航能力的限制问题,提出了一种基于插补耦合技术的电动汽车无线充电方法.采用插补耦合技术驱动电机精准控制线圈定位,使充电线圈在有效充电距离内充电;充电模块根据电流反馈信号调整充电电流大小,按照浮充→恒流→二阶恒压过程快速充电;根据毕奥萨伐尔定律计算了线圈半径R和有效充电距离D;用MATLAB仿真验证了R、D的最佳取值.结果 表明:基于插补耦合技术的定位控制可确保充电线圈传输最大电能,既解决了定点充电的束缚,又提高了无线充电效率;多阶段快速充电过程消除了电流越变现象和续充对电池寿命的影响;当R=40 cm、D=10 cm时,穿过充电线圈的磁通量最大,为最佳设计方案.     

数控系统插补算法的研究

本文提出了一种用于数控系统的粗、精插补算法,粗插补采用时间分割精确算法,精插补采用参数三次样条插值算法。     

一种快速球面窗口三维线的裁剪算法

提出一种快速的球面窗口三维线裁剪方法：排除两端点都在任意坐标半轴方向球切面之外或任意45＆#176;方向球切面之外的线段,并确定至少一端点在球面内的线段与球面窗口的相交关系.对于其它两端点都在球面窗口之外的线段,过球心作决策平面,并相交球面形成决策圆.通过判断线段两端点在决策平面的同侧还是异侧,以及线段与决策平面的交点相对于决策圆的位置关系确定线段是否与球面窗口相交.该方法可以快速排除大部分不与球面窗口相交的线段,加快求交进程,显著提高裁剪效率.     

局部阴影光伏发电系统中基于改进PSO的MPPT控制

光伏发电系统在局部阴影条件下,传统的最大功率点跟踪算法（maximum power point tracking,MPPT）容易陷入局部寻优,无法跟踪到全局最大功率点. 针对这一问题,本文提出了一种基于自适应学习因子粒子群算法的最大功率跟踪方法. 该方法在普通粒子群算法的基础上不断改变学习因子和权重系数,以提高算法收敛的速度和精度. 将其应用于局部阴影条件下的光伏发电系统最大功率点跟踪中,并在RT-LAB实时仿真平台中以两个接受不同光照强度的光伏阵列为例进行实时仿真验证. 仿真结果表明,两峰情况下本文所提出的自适应学习因子粒子群算法能够在0.298 s左右跟踪到全局最大功率点,普通粒子群算法需要约0.615 s,而扰动观察法陷入了局部最大功率点,本文所提算法能够有效提高系统的收敛速度和精度并且适用于多峰情况. 最后设置仿真算例验证本算法适用于光照突变的情况.      

Five-Axis Interpolation of Continuous Short Linear Trajectories for 3[PP]S-XY Hybrid Mechanism by Dual Bezier Blending

A novel five-axis real-time interpolation algorithm for 3[PP]S-XY hybrid mechanism is proposed in this paper. In the algorithm, the five-axis tool path for controlling this hybrid mechanism is separated into two sub-paths. One sub-path describes the movement of 3[PP]S parallel kinematic mechanism module, and the other one describes the movement of XY platform. A pair of cubic Bezier curves is employed to smooth the corners in those two sub-paths. Based on the homogenous Jacobian matrix of 3[PP]S mechanism, a relationship between the position errors of every driving joint in hybrid mechanism and the position deviation of the tool tip center point at the moving platform is established. This relationship is used to estimate the approximation error for the corners smoothing according to the accuracy requirement of tool tip center in interpolation. Due to the high computational efficiency of this corner smoothing method, it is integrated into the look-ahead module of computer numerical control(CNC) system to perform online tool path smoothing. By performing the speed planning based on a floating window scheme, a jerk limited S-shape speed profile can be generated efficiently. On this basis, a realtime look-ahead scheme, which is comprised of path-smoothing and feedrate scheduling, is developed to acquire a speed profile with smooth acceleration. A monotonic cubic spline is employed for synchronization between those two smoothed sub-paths in tool path interpolation. This interpolation algorithm has been integrated into our own developed CNC system to control a 3PRS-XY experimental instrument(P, R and S standing for prismatic,revolute and spherical, respectively). A club shaped trajectory is adopted to verify the smoothness and efficiency of the five-axis interpolator for hybrid mechanism control.     

基于等高线特征的三维地形造型技术研究与应用

讨论了基于矢量化的等高线生成数字高程模型（Digital Elevation Map）的方法,并在此基础上进行了三维建模,实现了等高线的三维可视化,本文以线性内插为基础,采取了简化的基于等高线特性的内插方法,并提出了一种等高线的快速搜索方法,该算法通过软件实现,已应用在铁路电力架空线路辅助设计系统中．     

Five-axis interpolation of continuous short linear trajectories for 3[PP]S-<Emphasis Type="Italic">XY</Emphasis> hybrid mechanism by dual Bezier blending

A novel five-axis real-time interpolation algorithm for 3[PP]S-XY hybrid mechanism is proposed in this paper. In the algorithm, the five-axis tool path for controlling this hybrid mechanism is separated into two sub-paths. One sub-path describes the movement of 3[PP]S parallel kinematic mechanism module, and the other one describes the movement of XY platform. A pair of cubic Bezier curves is employed to smooth the corners in those two sub-paths. Based on the homogenous Jacobian matrix of 3[PP]S mechanism, a relationship between the position errors of every driving joint in hybrid mechanism and the position deviation of the tool tip center point at the moving platform is established. This relationship is used to estimate the approximation error for the corners smoothing according to the accuracy requirement of tool tip center in interpolation. Due to the high computational efficiency of this corner smoothing method, it is integrated into the look-ahead module of computer numerical control (CNC) system to perform online tool path smoothing. By performing the speed planning based on a floating window scheme, a jerk limited S-shape speed profile can be generated efficiently. On this basis, a realtime look-ahead scheme, which is comprised of path-smoothing and feedrate scheduling, is developed to acquire a speed profile with smooth acceleration. A monotonic cubic spline is employed for synchronization between those two smoothed sub-paths in tool path interpolation. This interpolation algorithm has been integrated into our own developed CNC system to control a 3PRS-XY experimental instrument (P, R and S standing for prismatic, revolute and spherical, respectively). A club shaped trajectory is adopted to verify the smoothness and efficiency of the five-axis interpolator for hybrid mechanism control.     

基于FFT的数控镂铣机传动链误差源诊断

分析了造成数控镂铣机传动链误差的原因,在检测中采用快速傅里叶变换（FFT）算法对模拟信号进行频谱分析．为了提高计算的精度、降低对采样频率的要求,提高运算速度,采用一种基于线性插值原理的改进快速傅里叶变换（L—FFT）算法．用此算法对传动链误差的原始数据进行处理,诊断出误差源及位置,为降低传动误差的控制算法提供了依据．试验结果表明,与FFT算法相比,效率提高大约5％,表明该算法具有一定的实用性和有效性．     

C~(++)实时数控系统程序的研制

对计算机数控系统的系统程序统一采用C~(++)语言进行设计,其中采样插补程序采用浮点运算。实践证明,该方案有效,可行,即加快了研制速度,又使软件系统便于扩充与维护。     

基于等值线搜索带的地磁匹配算法

针对TERCOM算法在地磁匹配应用中存在的不足,提出了基于等值线搜索带的改进匹配算法,将地磁基准图上的匹配搜索区域缩小到航迹起始点地磁测量值对应的地磁场等值线附近区域,从而减少匹配搜索时间和计算量.仿真实验结果表明,该算法在保证匹配精度的前提下,能够有效降低匹配计算时间,提高匹配算法的实时性.     

智能电动车弯曲道路场景中的避障路径规划

为研究智能电动车在弯曲道路场景下进行避障规划的有效性, 提出了一种将笛卡尔坐标系转换为曲线坐标系的方法, 利用5次贝塞尔曲线对弯曲道路场景中的车道线进行逼近得到参考路径, 通过对参考路径进行弧长参数化, 以弧长为横坐标, 横向偏移为纵坐标的方法建立曲线坐标系, 根据车辆和子目标点在曲线坐标系中的位置关系, 采用3次多项式实时生成候选路径, 利用序列二次规划算法对候选路径进行优化; 为验证所提算法的有效性, 以某智能电动车为平台, 利用单目相机、64线激光雷达、工控机等设备搭建试验车, 通过Apollo平台对车辆在弯曲道路场景中的避障算法进行在线仿真, 在园区实车试验中对避障算法进行了GPS位置误差和航向角累计误差分析。研究结果表明: 在曲线坐标系中进行车辆弯曲道路场景下的避障路径规划, 能有效地描述规划路径曲率半径、车辆中心位置偏移车道线距离等信息, 容易确定自身车辆的可行驶区域、前方障碍物位置信息, 从而生成最优路径; 在园区场景的避障过程中, GPS位置误差发生在初始点、转弯点以及避障点, 最大误差为0.15 m, 航向角累计误差为12°, 突然增大的弯道位置误差主要由车辆姿态瞬时改变及障碍物匹配过程引起, 但是误差都能够很好地控制在一定范围之内, 利用曲线坐标系解决弯曲道路场景中的避障路径规划是可行的。