一种新型四阶S型轨迹规划算法的研究与应用北大核心CSCD

提出了一种四阶S型运动轨迹规划的新方法,根据给定参数计算得到最大速度三阶导数作用时间,最大加加速度作用时间和最大加速度作用的时间,通过循环计算的方式得到加速阶段所运动的距离与速度,以加速阶段所达到的速度作为最大速度计算得到最大速度作用的时间.此时,由浮点型转整型数据所产生的误差也可以在其最大速度的匀速阶段得到补偿,最后,减速阶段的数据由S曲线加减速控制中速度曲线的对称性得到.该算法在基于倍福PLC的三动子运料平台中进行了验证,实验表明,提出的S型运动轨迹规划算法在不用过多保存曲线数据的情况下也能获得平滑的速度和加速度,有效地提高了系统的柔性,同时简化了算法的实现,大大地节省了PLC的资源.     

基于S型曲线加减速的数控加工刀具运动优化控制

数控机床加工折线时,存在因进给系统反复骤停而加工效率低、加工冲击大等问题.提出折线光滑转接加工优化控制算法,在指定加工误差的条件下,通过引入转接段降低实际转接点附近轨迹精度,从而实现了转接时的速度连续,并给出了转接速度的约束控制条件,对锐角、钝角转接进行了误差分析,验证了控制算法的有效性.针对由直线段和圆弧段组成的连续曲线整体加工控制问题,建立基于S型曲线加减速的加工控制模型,分析了圆弧半径对算法效率的影响.最后针对S型曲线加减速算法中加加速度存在阶跃变化的缺陷,提出了一种加加速度连续的改进算法,从而提高了加工质量.     

基于微段插补模型的数控刀具运动优化控制

针对直线段与圆弧连接处的过渡,采用微小线段插补进行处理;通过前瞻分析的方法,控制直线段与圆弧段过渡处的进给速度提前减速,有效地减少了直线与圆弧过渡处的加工误差,建立混合S型双向加减速曲线模型,实现了圆弧段拐角处速度的控制.为了更好地优化数控刀具的加工时间,改进S型加速曲线原来加速缓慢耗时的前半部分,建立非零启动S型曲线加减速模型,从而减少启动时间,这种改进极大地优化刀具在走圆弧时的时间及平稳性.     

一种Jerk平滑的非对称正弦轨迹规划设计方法

为了减小运动控制中三角函数类型轨迹规划在减速段产生的振动和冲击,文章提出了使减速段Jerk平滑过渡的非对称正弦轨迹规划的系统的设计方法.首先,根据S曲线的闭合形式非对称设计方法,将其在正弦算法中实现;然后,针对正弦加加速度在减速段存在突变的问题进行优化,并提出不同目标行程下确定运动参数的方法;最后,通过频域分析和仿真实...     

数控插补中基于运动曲线的局部优化和基于前瞻控制的整体优化

数控加工在机械制造领域具有举足轻重的作用,如何在满足加工精度的前提下提高加工速度是数控加工的一个关键问题.据数学机械化方法,将插补问题分解为局部优化和整体优化两部分,其中局部优化是在线段连接处通过采用二次曲线(抛物线)和三次曲线族过渡的方法,提高线段连接处的通过速度,使得局部通过速度最优;同时根据加工误差确定线段连接处的插补时间,并以插补时间为参数对线段连接处的插补参数统一进行调整,提高了数控软件的智能性.在局郎优化的基础上进一步进行整体优化,即采用基于直线加减速和S型加减速控制方式的前瞻处理算法,对加工路径进行有效预测,避免了因突然加减速造成机床振动,从一定程度上保证整体加工速度的提高,采用符号与数值混合算法,算法简单,保证了计算精度和速度,满足实时加工的要求.算法在蓝天数控系统上进行了实际加工验证,结果表明该算法达到了预期效果,验证了算法的有效性.与当前已有算法相比,根据机床加工参数不同,加工速度提高了50%-170%.     

CNC系统路径遍历的时间最优控制算法

针对计算机数控(CNC)系统给定路径的遍历问题,给出了一种加减速控制算法,使CNC系统的路径遍历时间最小.由于CNC系统的优化变量(加速度)为线性的存在于时间最优指标和约束条件中,且沿坐标方向加速度有界.因此通常这类时间最小路径遍历问题具有Bang-bang的控制结构,即任意时刻至少有一个坐标方向存在最大加/减速度.针对一类参数化路径,推导了沿坐标方向加速度与曲线局部特性间的关系.保证系统在Bang-bang控制情况下,实现路径精确遍历.1/4和1/2圆弧最短时间遍历问题的仿真结果,验证算法的有效性.     

微信用户数发展趋势的理论分析与因素探讨

给出Logistic,Gompertz,Usher和Von Bertalanffy 4种增长曲线的拐点、最大加速点和最大减速点的表达式.利用R语言编写程序,结合拟牛顿算法与随机优化算法,对微信月活跃用户数(WMAUs)的发展趋势进行分析与拟合.结果表明,4条曲线的拟合值在最大加速点到最大减速点时间段内基本吻合,但在初期和后期有所差别.Logistic曲线在初期的预测值偏大,而后期偏小,偏差相对较大;Von Bertalanffy曲线的偏差最小,且在饱和值、拐点、最大加速点、最大减速点及拟合优度的估计值方面都优于另外3种曲线;Usher和Gompertz曲线居于Logistic与Von Bertalanffy曲线之间,对后期的预测值有些保守.最后,基于价值理念的观点分析了影响WMAUs变动的主要因素.     

我国能源产业系统的演化过程与混沌

产业系统的整体演化过程可以用一种Logistic方程来描述,并且当模型参数满足一定条件时出现混沌.利用我国能源生产量数据对我国能源产业系统演化过程进行拟合的结果表明,其整体过程呈S型曲线,并由许多小的近似于S型的曲线叠加而成.应用状态空间重构与关联维计算方法,证实了我国能源产业系统的能源生产量时间序列存在混沌性,系统演化具有不规则周期.     

一种改进的双层规划内点算法(英文)

本文针对线性双层规划问题提出一个由KMY算法演变而来的原对偶内点算法.与现在很多线性双层规划单纯型算法不同,作者提出的算法从一可行初始点穿过约束多面体内部直接得到近似最优解,当约束条件和变量数目增加时,本算法的迭代次数和计算时间变化很小.所以大大提高实际可操作性能和运算效率.     

基于目标函数的小线段转接点处的运动规划

小线段插补的转接点处运动规划在很大程度上决定了数控系统加工的质量和效率,以往的做法都是采用某种特定曲线作为过渡曲线,如圆弧过渡、样条过渡等,这些过渡曲线都是人为选取的,没有最优性的考虑.文章另辟蹊径,仅从给定的目标优化函数出发,在加加速度有界的约束下.从理论上推导出最优的过渡曲线.文章首先给出了一种用定积分表示的加加速限制下的转接点处运动学方程,然后根据这些方程的解,从数学上严格证明了.使给定的目标函数取最大值的运动方式必然是分段匀加加速.     

多态不确定环境下生产与运输方案的优化方法

研究了一类生产运输问题的优化模型,其中产地可供应量、机器可使用最大时间为模糊参数,市场需求和生产单位产品时间随机参数,在产地可供应量,市场需求,预算,产地机器可运转时间,目的地库存空间等约束下,该模型同时优化了生产运输的总成本和运输时间.基于修正后的S型曲线隶属函数和机会约束规划方法,推导了原模型的确定型等价式,并据此设计了寻求满意生产与运输方案的交互式算法。     

基于二次B样条的时间最优轨迹规划

轨迹规划是机器人运动中的基本问题,文章给出带动力学限制的时间最优二次B样条轨迹的规划方法.算法首先搜索可见性图的对偶图得到初始折线路径.在此基础上可以求解带有避障条件的二次B样条拟合问题,到无碰撞光滑的运动轨迹.在此基础上,联合动力学限制建立新的时间最优模型,并用"Bang-Bang-Singular"控制策略求解得到运动轨迹.数值实验表明,文章方法可以求得符合动力学限制的时间最优运动路径.     

基本初等函数的高精度快速计算的加速算法

在现有的基本初等函数的高精度快速算法基础上,进一步研究基本初等函数的加速算法.现有的基本初等函数的高精度快速算法是通过对函数进行幂级数展开的方式来实现函数的任意精度快速计算.而其加速算法则是在幂级数展开之前,先利用函数的多种性质来缩减函数的参数,减少函数在进行幂级数展开时的计算难度,提高函数的计算速度.给出了加速算法,并从计算误差和算法复杂性两方面对该算法进行了分析,给出了误差最小,算法复杂性最低的最优加速算法.然后,对于三角函数、双曲函数、指数函数以及它们的反函数,在实数域上给出了的具体的加速过程和计算结果.     

基于AGV的智能仓库系统储位分配问题研究

研究了基于自动引导机器人(AGV)的"货到人"拣选模式下的智能仓库系统补货阶段的储位分配问题.根据待拣选订单信息计算出商品之间的关联度,考虑了货架上存放的物品信息、空余储位数量、待补货物品信息,以同一货架上的各种商品之间的关联度之和最大化为目标函数,建立了补货阶段储位分配问题的整数规划模型;设计了求解模型的贪婪算法,并分析了算法复杂度.利用一个具体实例进行模拟计算,分析了贪婪算法的求解效果.进一步利用不同规模算例进行模拟计算,分析了贪婪算法的计算时间和近似比,结果显示贪婪算法可以在很短的时间内得到近似最优解,近似比不超过1.15.设计的贪婪算法可以作为智能仓库管理信息系统的核心算法.     

并行间断有限元算法求解Navier-Stokes方程

间断Galerkin有限元方法非常适合在非结构网格上高精度求解Navier-Stokes方程,然而其十分耗费计算资源.为了提高计算效率,提出了高效的MIMD并行算法.采用隐式时间离散GMRES+LU SGS格式,结合多重网格方法,当地时间步长加速算法收敛.为了保证各处理器间负载平衡,采用区域分解二级图方法划分网格,实现内存合理分配,数据只在相邻处理器间传递.数值模拟了RAE2822翼型和M6黏性绕流,加速比基本呈线性变化且接近理想值.结果表明了该算法能有效减少计算时间、合理分配内存,具有较高的加速比和并行效率,适合于MIMD粗粒度科学计算.     

拳击后手摆拳下肢快速发力对出拳速度的影响

运用2块测力台和三维红外高速摄像系统进行同步测试,采集16名优秀男子拳击运动员在后手摆拳全力击打固定目标过程中,双脚地面支撑反作用力及运动学相关数据.双脚快速力量参数与出拳速度进行相关分析、曲线估计,并计算相应的回归方程.结果显示:前、后脚蹬地最大力量/体重、快速力量指数/体质量与出拳速度均呈显著正相关(P＜0.01)；蹬地达到最大力量峰值的时间与出拳速度呈曲线关系(P＜0.01).结论:(1)拳击运动员后手摆拳击打的过程中,双脚积极蹬地发力阶段快速发力对出拳速度均具有显著影响；(2)提高双脚积极蹬地发力阶段蹬地最大力量有助于提高后手摆拳出拳速度；(3)双脚积极蹬地发力阶段,一定范围内,缩短蹬地的发力时间有助于提高出拳速度；(4)提高双脚积极蹬地发力阶段发力速度有助于提高后手摆拳出拳速度；(5)后手摆拳下肢快速发力对出拳速度的影响,同肢体快速发力对自身动作速度的影响显示出趋于一致的规律.     

小血管血流速度分布的一种计算方法

本文所提出的计算方法,其基础是对血液流动微连续统模型作了一种边界条件的改进,设想了血管内壁面上血细胞速度可能不为零.对于由Eringen所提出的关于刚性圆管中稳态血液流动方程,假设了血管内壁面上血细胞的旋转速度,及血细胞旋转速度分布曲线在管轴处的斜率,导出了计算血管中速度分布曲线的方法,并将按此理论计算而得的曲线与Bugliarello和Hayden在实验中测得的分布曲线及由Turk,Sylvester和Ariman所提出的计算公式的结果相比较.     

基于异步次梯度法的LR算法及其在多阶段HFSP的应用

为降低求解复杂度和缩短计算时间,针对多阶段混合流水车间总加权完成时间问题,提出了一种结合异步次梯度法的改进拉格朗日松弛算法。建立综合考虑有限等待时间和工件释放时间的整数规划数学模型,将异步次梯度法嵌入到拉格朗日松弛算法中,从而通过近似求解拉格朗日松弛问题得到一个合理的异步次梯度方向,沿此方向进行搜索,逐渐降低到最优点的距离。通过仿真实验,验证了所提算法的有效性。对比所提算法与传统的基于次梯度法的拉格朗日松弛算法,结果表明,就综合解的质量和计算效率而言,所提算法能在较短的计算时间内获得更好的近优解,尤其是对大规模问题。     

不重叠型Schwarz交替法的加速收敛

Matsokin与Nepomnyaschikh所提出的不重叠型S交替法的算法中不含有松弛因子，我们知道它有与h无关的几何收敛速度，但由于不含算法参数，该算法不能根据具体的情况加速收敛，本文提出加速收敛算法，我们在原算法的基础上引入两个松弛因子θ2，θ2并证明了除了例外均可实现加速收敛，θ1=θ^-1，θ2=θ^-2是满足均衡条件的最佳松弛因子，最后的算例表明该加速算法的有效性。     

一种改进的求解支持向量机模型的坐标梯度下降算法

针对支持向量机模型问题,给出了一种新的坐标梯度下降算法.算法首先求解一个特殊的二次规划问题,将所得的结果进行分解后,得到每次迭代所需要的工作集,然后,求解一个降维的二次规划子问题得到下降方向.新算法无需进行线搜索,避免了线搜索带来的时间和空间上的开销,使得计算量大大减少.最后,在较弱的条件下证明了算法的全局收敛性,并利用数值实验证明了算法的可行性和有效性.