大垂度柔索的动力学建模与仿真

用多刚体-球铰模型对大垂度柔索进行离散化建模,利用多刚体系统动力学理论建立了该模型的动力学方程.采用矩阵广义逆理论对其位移和速度进行修正,以消除该微分-代数方程在数值分析中的违约现象.数值仿真证明了该方法的正确性.     

一种七自由度冗余机械臂的逆运动学优化算法

在建立一种常见的七自由度冗余机械臂D-H模型的基础上,结合固定关节角法和加权最小范数法,提出了一种基于二次计算的逆运动学优化算法.基于加权最小范数法具有回避关节极限以得到优化解的优势,该算法一方面在牺牲一定时间复杂度的条件下进一步提高了逆运动学求解的精度,另一方面基于迭代算法解决了雅克比伪逆不存在时加权最小范数法无法求解的问题.通过仿真结果可以看出,基于加权最小范数法的二次计算法在对期望轨迹的跟踪精度上有了很大提高,并能够较好地解决雅克比伪逆不存在时的求解问题.     

在线定制中的用户配置逆优化模型

针对多产品定制环境中的可实现性约束冲突问题和用户满意度最大化问题,基于Kano模型建立了多产品在线定制的原始模型;并通过逆优化模型来合理调整其中的产品配置参数和可实现性约束参数,对用户现有的个性化产品配置方案进行优化.算例表明,方法能够保证给定产品需求成为最优解,为有效引导用户在线定制活动提供新思路.     

基于遗传算法的机器人任务优化调度研究

工业机器人应该在尽可能短的周期内完成复杂的任务,以获得高生产率.确定机械手末端执行器访问多个任务点的最佳路径的问题与著名的旅行商问题(TSP)相似,但并不完全相同.为了使TSP适应机器人技术,需要优化的度量是时间而不是距离.另外,任意两点之间的行程时间受机械手构型的选择影响较大.因此,需要考虑运动学逆问题的多重解.逆运动学问题的求解是机器人控制的基础.许多传统的逆运动学问题的解决方法,如几何、迭代和代数方法,对冗余机器人来说是不够的.以此为出发点,基于遗传算法提出了一种新的编码方法来考虑逆运动学问题的多重解,方法适用于任何非冗余度的机械手.仿真实验结果显示,提出的方法能在一定的时间内快速找到最优解或近似最优解.且任何非冗余度机械手的多重配置很容易体现在遗传算法的编码中.     

索结构的静力分析

根据柔索应变与位移的非线性几何关系以及自重作用与温度影响下的平衡方程,采用Euler描述的坐标系统精确地求得了各点的位移和张力的一般解．由索结构静力问题建立的非线性代数方程组应用改进的Powell混合算法编制的高精度DNEQNF程序直接进行求解A·D2在例题中计算了由3根索被一竖直弹簧支撑在一起的索结构,并与其他学者用不同方法得到的结果进行对比．     

面向节能的单/多列车优化决策问题

主要研究了单/多列车运行优化控制问题.首先建立了面向节能的单列车能耗优化模型,采用节能控制策略对模型进行求解,得出节能运行的速度距离曲线;其次对多列车多区段的节能运行进行优化控制设计,以再生能量利用最大化为目标,分别建立多列车能耗优化通用模型和高峰/非高峰情形下优化模型,利用模拟退火算法求解模型,得出使总能耗最低的列车运行方案;最后针对晚点情况下追踪运行的多列车运行优化控制问题,分别建立随机和非随机晚点情况下实时控制模型,求解得到耗能最少的列车运行曲线.     

证券组合投资决策的β模型

本文基于证券组合系统风险和非系统风险的定量分析,建立了含β约束的证券组合多目标优化模型。文中给出了模型的解析解,分析了解的性态,并通过数值例子检验了模型的解,研究结果表明,只要适当控制证券组合的非系统风险,就能确保所求证券组合具有良好的分散性,从而较好地解决了β－类模型中的投资分散问题。     

基于改进微粒群算法的建设项目多目标动态优化

针对建设项目的复杂性和动态性,建立基于改进微粒群算法的多目标动态优化模型.首先,为提高算法性能,引入外部归档集和阈值并构建基于理想点法的适应度函数;其次,分别建立工期模型、加入系统可靠度的质量模型以及加入费用现值的成本模型,由其得到综合优化模型;最后结合工程实例对算法进行验证并与非劣分类遗传算法(NSGA-Ⅱ算法)对比.结果表明:方法比NSGA-Ⅱ算法的优化结果更科学、收敛速度更快.     

页岩裂缝系统产量预测的敏感性研究

考虑气体渗流、解吸附效应、储层压缩性和滑脱效应,建立了页岩裂缝系统产能的全耦合数学模型.采用有限元方法求解基质和裂缝流场,计算结果与已有的研究结果吻合,验证了模型的正确性.在此基础上,分析了裂缝半长、条数、间距等参数对产能的影响以及解吸附效应对产能的作用.结果表明:裂缝参数之间存在相互作用.裂缝半长对产能的影响最大,裂缝条数的优化与裂缝半长有关;在生产中后期,解吸附效应可以提供相当可观的气体产量,对稳定产能有重要意义.该模型可以为页岩压裂设计提供理论指导.     

小麦发育后期茎秆抗倒伏性的数学模型

对小麦发育后期茎秆抗倒伏性进行了研究.建立了基于茎秆密度和机械强度的改进型抗倒伏指数模型;采用相关系数、通径分析、灰色关联分析三种方法对倒伏指数与外部形态的关联性进行了分析;提出了理想株型结构的定义,建立双目标优化模型探讨理想模型的数值解;分别从茎秆线密度线性变化、分节几何性质均匀以及分节物理性质均匀的情况下获得三个抗倒伏模型;最后为小麦茎秆抗倒伏研究提出了建议.     

Kinematics of an offset 3-UPU translational parallel manipulator by the homotopy continuation method

For most parallel manipulators, the inverse kinematics is straightforward, while the direct kinematics is challenging. The latter requires the solution of a system of nonlinear equations. In this paper we use the homotopy continuation method to solve the forward and inverse kinematic problems of an offset 3-UPU translational parallel manipulator. The homotopy continuation method is a novel method which alleviates drawbacks of the traditional numerical techniques, namely; the acquirement of good initial guess values, the problem of convergence and computing time. The direct kinematics problem of the manipulator leads to 16 real solutions.     

Inverse kinematics solutions for industrial robot manipulators with offset wrists

In this paper, the inverse kinematics solutions for 16 industrial 6-Degrees-of-Freedom (DOF) robot manipulators with offset wrists are solved analytically and numerically based on the existence of the closed form equations. A new numerical algorithm is proposed for the inverse kinematics of the robot manipulators that cannot be solved in closed form. In order to illustrate the performance of the New Inverse Kinematics Algorithm (NIKA), the simulation results attained from NIKA are compared with those obtained from well-known Newton–Raphson Algorithm (NRA). The inverse kinematics solutions of two robot manipulators with offset wrists are given as examples. In order to have a complete idea, the inverse kinematics solution techniques for 16 industrial robot manipulators are also summarized in a table.     

融合神经网络与数值计算的人体逆向运动学求解

人体逆向运动学问题是人体运动合成、人体运动捕获和理解的基本问题.由于人体关节链式系统的复杂性,人体逆向运动学方程往往存在多解或无解的情形.传统的方法通常采用解析或数值迭代方法求解逆向运动学问题,在给定足够多约束的情形下能够得到比较好的解,但无法处理少量约束下生成自然的人体姿态问题.近年来,从大规模数据集中学习统计模型参数的思想被广泛运用,求解人体逆向运动学的机器学习方法中经典工作|混合Gauss逆向运动求解模型(Gaussian mixture model-inverse kinematics,GMM-IK)就提出利用混合Gauss模型建模人体姿态数据分布,并采用期望最大化方法求解参数.随着深度学习技术的发展,本文提出一种自编码神经网络与数值迭代融合的方法,在给定少量约束的情形下依然能够得到自然的人体姿态,相较于GMM-IK方法,本文所提出的方法通过神经网络自动学习姿态分布,省去了模型的假设和特征的设计,且量化实验显示本文方法的关节坐标和角度重建误差相较于GMM-IK模型平均减少了25%和39%.在应用方面,本文方法可处理光学运动捕获数据,也可用于图像视频的人体姿态估计等领域.     

Feedback methods for inverse simulation of dynamic models for engineering systems applications

Inverse simulation is a form of inverse modelling in which computer simulation methods are used to find the time histories of input variables that, for a given model, match a set of required output responses. Conventional inverse simulation methods for dynamic models are computationally intensive and can present difficulties for high-speed applications. This article includes a review of established methods of inverse simulation, giving some emphasis on iterative techniques that were first developed for aeronautical applications. It goes on to discuss the application of a different approach that is based on feedback principles. This feedback method is suitable for a wide range of linear and non-linear dynamic models and involves two distinct stages. The first stage involves design of a feedback loop around the given simulation model, and in the second stage, that closed-loop system is used for inversion of the model. Issues of robustness within closed-loop systems used in inverse simulation are not significant as there are no plant uncertainties or external disturbances. Thus, the process is simpler than that required for the development of a control system of equivalent complexity. Engineering applications of this feedback approach to inverse simulation are described through case studies that put particular emphasis on non-linear and multi-input multi-output models.     

二次四元数系统正定解的迭代法

二次四元数系统XAX?BX=P是离散型Lyapunov方程正定解反问题的推广形式.本文在四元数体上讨论它的正定解存在性及迭代求解方法.利用等价二次方程的系数矩阵的极大极小特征值,获得其正定解的存在区间,并针对系数矩阵的不同情况构建出三种收敛的迭代格式.同时根据每种迭代的特点,给出了迭代初始矩阵的选取方法.最后通过四元数矩阵复算子实现Matlab环境下求解.数值算例验证了所给方法的有效及可行性.     

A two-dimensional inverse problem for the viscoelasticity equation

For the integrodifferential equation that corresponds to the two-dimensional viscoelasticity problem, we study the problem of determining the density, the elasticity coefficient, and the spaceintegral term in the equation. We assume that the sought functions differ from the given constants only inside the unit disk D = {x ∈ ?² | |x| < 1}. As information for solving this inverse problem, we consider the one-parameter family of solutions to the integrodifferential equation corresponding to impulse sources localized on straight lines and, on the boundary of D, there are defined the traces of the solutions for some finite time interval. It is shown that the use of a comparatively small part of the given information about the kinematics and the elements of dynamics of the propagating waves makes it possible to reduce the problem under consideration to three consecutively and uniquely solvable inverse problems that together give a solution to the initial inverse problem.     

二阶耦合广义系统的极点配置问题

讨论了Hilbert空间中二阶耦合广义系统的极点配置问题,应用算子的广义逆给出了问题的解及解的构造性表达式。     

一阶广义分布参数系统的极点配置问题

本文讨论了一阶广义分布参数系统的极点配置问题,应用算子的广义逆给出了问题的解及解的构造性表达式．     

二阶广义分布参数系统的谱分布

应用泛函分析算子理论的方法研究了Hilbert空间中二阶广义分布参数系统的谱分布问题,利用有界线性算子的广义逆给出了所讨论问题的解及解的构造性表达式。这对研究二阶广义分布参数系统的镇定及渐进稳定性问题都有重要的理论价值。     

ANALYSIS OF TWO-DIMENSIONAL ELECTROMAGNETIC SCATTERING BY A PERFECTLY CONDUCTING OBSTACLE IN A HOMOGENEOUS CHIRAL ENVIRONMENT

The time-harmonic electromagnetic plane waves incident on a perfectly conducting obstacle in a homogeneous chiral environment are considered.A two-dimensional direct scat- tering model is established and the existence and uniqueness of solutions to the problem are discussed by an integral equation approach.The inverse scattering problem to find the shape of scatterer with the given far-field data is formulated.Result on the uniqueness of the inverse problem is proved.