建模与系统仿真
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ISSN: 3078-9745

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  • 基于运动结构图的无人机序列影像三维重建 下载：59 浏览：528
  • 吴宇豪 曹雪峰 彭锦超 徐连瑞 《建模与系统仿真》 2020年12期
  • 摘要:
    无人机序列影像具有重叠度高、拓扑联系强的特点。针对现有增量式三维重建算法在处理大规模无人机影像时效率低、输出不稳定的问题,提出基于运动结构图的无人机序列影像三维重建方法。顾及地理位置信息与IMU(Inertial measurement unit)数据建立图像索引集,提高图像匹配效率,并使用随机抽样一致性算法计算相对运动;使用运动结构图表示影像之间的"关联",采用闭环检测剔除错误边;借助李代数与李群的映射关系,融合L1范式与M估计一次性求解影像全局运动,期间只进行一次光束法平差,降低了计算复杂度。实验验证本文方法在效率和效果上得到了提高。
  • 航空弹药技术保障模拟训练智能评估 下载：55 浏览：499
  • 徐刚 张磊 田磊 《建模与系统仿真》 2020年12期
  • 摘要:
    量化评估是航空弹药技术保障模拟训练的一个重要环节,为了实现模拟训练自动评估,引入智能评估技术,从中提出一种基于Sigmoid回归的预测模型。在分析成绩指标样本数据线性关系基础上,选择特征指标子集作为预测数学模型的输入,为了避免梯度下降法陷入局部解问题,给出"梯度下降+粒子群"求解算法。经过成绩样本测试,求解算法能够寻找到全局最优解,而且基于Sigmoid模型预测效果没有发生过拟合和欠拟合问题。在实际应用时,可以不需要依赖主观评估成绩,发挥基于计算机技术的模拟训练自动量化评估优势。
  • 大功率重载荷瞬间动作机构CAE建模与故障仿真 下载：54 浏览：450
  • 滕琳1，2 唐堂1 李翘婕3 陈明1 《建模与系统仿真》 2020年12期
  • 摘要:
    针对断路器这类瞬间动作机构铰链间隙、结构弹性等真实因素诱发机械故障问题,建立了一种考虑实际工况的高压断路器有限元模型,分析大功率脉冲载荷作用下断路器工作特性,预测弹簧刚度、尺寸偏差对其运动特性的影响,揭示极限参数、设计缺陷等潜在故障导致断路器机械特性变化规律。该方法克服了试验成本高、工作量大、分析效率低的缺点;弥补了传统断路器故障样本参数单一,难以系统分析故障产生原因的缺陷;对提高断路器故障诊断水平有重要意义。
  • 高保真电视胸腔镜肺叶切除术模拟 下载：61 浏览：468
  • 彭柳1，2 司伟鑫2 郑睿2 廖祥云2 徐东亮1 王平安2，3 《建模与系统仿真》 2020年12期
  • 摘要:
    电视胸腔镜(VATS, Video-assisted thoracoscopic surgery)肺叶切除术仿真系统对外科医生手术培训及规划具有重要价值。为实现高保真电视胸腔镜肺叶切除术的模拟,设计了一套有效模拟VATS手术过程中不同手术操作的肺叶切除术模拟器。采用基于位置的动力学仿真框架实现了手术器械-软组织和软组织间交互作用、软组织切割以及手术缝合操作引起的变形模拟;并采用了Marching Cubes算法对模型进行面绘制,尤其是切割操作的渲染;使用GPU并行计算的方法加速手术模拟和面绘制。实验结果表明,本文方法可实现高保真、稳定、高效的VATS手术仿真效果。
  • 改进的逆解耦自抗扰内模控制在磨矿中的应用 下载：53 浏览：471
  • 周颖 贾巧娟 张燕 常明新 《建模与系统仿真》 2020年12期
  • 摘要:
    针对磨矿分级系统的多变量、强耦合、大时滞等特性,提出改进的逆解耦自抗扰内模控制方法。利用逆解耦方法实现磨矿分级系统的解耦,对解耦后的子系统采用改进的内模控制和线性自抗扰控制。通过引入内模补偿器和增益对时滞进行补偿,减小了系统对模型的依赖度,通过调节线性自抗扰控制器参数、内模补偿器参数和增益来抑制模型失配、外部干扰及不确定性因素对系统带来的不利影响。仿真结果表明,改进的逆解耦自抗扰内模控制方法有较好的解耦性能、跟踪性能和鲁棒性能,验证了此方法是有效的。
  • 偏置追尾事故车辆运动学参数仿真研究 下载：55 浏览：489
  • 张文会 苏永民 孙舒蕊 《建模与系统仿真》 2020年11期
  • 摘要:
    为了深度研究追尾事故车辆的运动行为,在PC-Crash仿真环境下建立车辆追尾事故模型,考虑相对碰撞速度、偏置度和追尾车辆碰撞前减速度、车轮转角等变量,获得车辆的加速度、横摆角和横摆角速度等运动学参数。研究结果表明:偏置度为20%时,追尾车辆和被追尾车辆的横摆角最大,易诱发侧翻或碰撞固定物等二次事故;两车相对碰撞速度越大,追尾车辆和被追尾车辆的最大加速度越大而碰撞持续时间越短。研究结果可为驾驶人的行为决策、事故再现以及车辆的安全设计提供理论依据和数据支撑。
  • 一种新的虚拟卷尺测量交互仿真方法 下载：58 浏览：486
  • 黄东晋1，2 蒋晨凤1，2 王祥龙1，2 顾琳慧1，2 《建模与系统仿真》 2020年11期
  • 摘要:
    虚拟卷尺测量是工业培训系统中重要的工序,其交互仿真的逼真度主要取决于抓取的稳定性和卷尺建模的精确性。结合虚拟手,提出一种新的虚拟卷尺测量交互仿真方法,并应用到风力发电机对中培训仿真系统中。通过融合几何规则和物理规则改进抓取判断方法,并利用四元数调整抓取姿态。在三维Bresenham算法的基础上,通过优化顶点设置解决宽度不均等问题,实现虚拟尺条的平滑伸缩。实验结果表明,该方法是有效的,抓取准确自然,卷尺仿真逼真,能够大大提高虚拟培训效果。
  • 基于系统动力学的毒品违法犯罪防治建模与仿真 下载：62 浏览：453
  • 刘风1，2 《建模与系统仿真》 2020年11期
  • 摘要:
    现有毒品滥用动力学模型假设吸毒者康复后对毒品拥有永久"免疫"力,而忽视了其再次成为毒品易感者的可能性。采用系统动力学(System Dynamics, SD)方法,分析了毒品违法犯罪人群的演化过程,构建了基于暂时"免疫"力的毒品违法犯罪防治模型,仿真实验预测了毒品违法犯罪趋势,灵敏度分析表明接触涉毒率是对毒品违法犯罪最敏感的影响因素。研究结果表明,毒品违法犯罪形势不容乐观,应采取系统防治策略,事前积极预防为主,并辅以必要的矫治和严惩措施。
  • 一种采用混合抗干扰方法的路由恢复机制 下载：67 浏览：480
  • 孙子文 张炎棋 徐宜敏 《建模与系统仿真》 2020年11期
  • 摘要:
    针对工业无线传感器网络中的干扰攻击问题,得出一种基于WirelessHART图路由的被干扰攻击节点路由恢复机制。通过干扰攻击检测方法获取被干扰攻击节点与干扰攻击区域,利用非协调跳频扩频技术生成被干扰攻击节点与周围节点的跳频序列,从而进行传统跳频扩频,对被干扰攻击节点进行再检测,结合路由代价与WirelessHART图路由算法将被干扰攻击节点恢复到网络中。仿真结果表明路由恢复机制能够帮助被干扰攻击节点消除干扰攻击影响,并在保证吞吐量的情况下成功加入到网络中。
  • 融合视惯传感数据的非接触式物体尺寸获取方法 下载：59 浏览：502
  • 康来 魏迎梅 蒋杰 谢毓湘 《建模与系统仿真》 2020年10期
  • 摘要:
    从视觉数据和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)数据各自的特点出发,利用计算机视觉三维重建技术从视觉数据中恢复视觉传感器的六维位姿信息,分析计算惯性测量数据和视觉位姿数据的时空关系,实现融合视惯传感数据的场景重建及尺度估计,进而获取待测对象的绝对物理尺寸数据。上述方法在实验数据上取得了相对误差约为3%的非接触式物体尺寸估计结果,由于该方法无需在待测场景中嵌入额外标定物或辅助定位装置,具有较好的灵活性和适用范围。
  • 基于导热微分方程新解法的人体温度仿真 下载：65 浏览：457
  • 党思娜 薛红军 张晓燕 钟诚文 陶才勇 《建模与系统仿真》 2020年10期
  • 摘要:
    传统直角坐标系下的导热微分方程与人体几何特性匹配较差,造成方程求解精确度低,从而引起人体温度仿真值与真实值偏差较大。针对这一问题,文章基于人体椭圆柱体的几何特性,将导热微分方程从直角坐标系转化为椭圆柱坐标系,采用交替方向全隐格式的有限体积法对方程进行离散、求解;同时给定初始温度以及边界条件,对人体温度进行仿真。将本文仿真结果与传统导热微分方程的计算值以及实验值进行对比,得出本文的计算方法正确且计算精度较高。
  • 基于分数阶微积分的机械臂滑模控制的研究 下载：62 浏览：461
  • 张鑫 李嘉欣 《建模与系统仿真》 2020年10期
  • 摘要:
    针对机械臂这类非线性与不确定性的系统,将分数阶微积分理论与滑模控制策略的优点相互结合,提出一种有效的分数阶滑模控制方法。在控制器的设计过程中,分别以分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种手段将分数阶微积分引入到滑模控制中,并运用Lyapunov理论进行证明,从而确保系统的稳定性。将提出的控制方法应用于二关节机械臂上,使用MATLAB仿真软件进行仿真验证。结果表明,所提控制策略可有效提高关节的跟踪速度与跟踪精度,控制器具有良好的有效性和鲁棒性。
  • 轮式牵引机器人优化设计及运动特性分析 下载：51 浏览：505
  • 吴伟 李博 刘娜娜 马广志 《建模与系统仿真》 2020年10期
  • 摘要:
    为定量评价轮式牵引机器人在同一管径水平井内的动态运动特性与越障性能,建立了轮式牵引机器人爬行模块的受力模型,优化了结构及尺寸参数,实现了机器人ADAMS整体建模,并构建了对象机器人驱动机构、支撑机构及牵引阻力的Simulink控制模型。提出了轮式牵引机器人的ADAMS/Simulink联合仿真建模方法,进行了对象机器人运动特性及越障性能仿真分析。仿真结果表明结构优化后提高了该型机器人在水平井内的动态运动特性,验证了其较好的越障能力,且仿真计算与理论分析结果基本一致。
  • 蛙人推进装置建模及其推进器位置优化 下载：49 浏览：457
  • 张建军 杨兵 吴锦辉 阎强 《建模与系统仿真》 2020年9期
  • 摘要:
    针对蛙人体力消耗快、灵活性差等问题,提出一种配备浮力调节装置的可穿戴式蛙人推进装置,并对其推进器位置进行优化。以人体结构作为刚体建立六自由度运动方程,进而对该装置的水动力性能进行分析;通过FLUENT仿真得到方程中的水动力参数;将推进器合理位置作为约束条件,以直线潜行和回转运动所受的合外力最小为优化目标建立优化模型,解得随速度变化的最优位置点集。优化结果表明:优化后的推进器位置能够有效减小潜水的垂向速度并保持稳定的潜水状态。
  • 考虑电机振动的电动汽车平顺性时域分析模型 下载：57 浏览：466
  • 田国英1 邓鹏毅1 孙树磊1 彭忆强1 陆海英2 《建模与系统仿真》 2020年9期
  • 摘要:
    在考虑电机总成振动基础上,建立了11自由度电动汽车平顺性时域分析模型,给出其路面模型及数值求解方法。针对某型电动乘用车,给出了脉冲和随机路面输入下典型动力学响应特点,分析了脉冲输入下不同悬置刚度和阻尼、电机总成质量对电机和整车振动的影响。结果表明:所建立模型不仅可分析整车平顺性,还能用于研究电机振动状态及其对整车平顺性的影响;电机总成参数对整车平顺性的影响较小,对电机振动影响明显,增大悬置刚度和阻尼、减轻电机质量有助于降低电机振动。
  • 基于树型空间的三维树木模型匹配 下载：68 浏览：498
  • 梁爽 朱作腾 贾金原 《建模与系统仿真》 2020年9期
  • 摘要:
    为解决三维树木模型的检索具有正确率低、检索效率低、描述不匹配等问题,提出一种基于树型空间的三维树木模型匹配方法。该方法通过构建三维树木模型数据集的树型空间,辅以主轴匹配,轮廓匹配,枝干匹配等方式,经过树型空间中欧氏距离和测地线度量差异值,逐步匹配到相应的三维树木模型,该方法分别在通用模型数据集和自我设计的模型数据集进行了匹配性实现,结果表明可以较大幅度提升树木模型匹配的准确率,利于三维树木模型的大规模检索和重用。
  • 基于模型预测控制的轮式移动机器人轨迹规划 下载：47 浏览：486
  • 尤波1 王明睿1 李智1 丁亮2 《建模与系统仿真》 2020年9期
  • 摘要:
    针对轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot-WMR)自身欠驱动的特点,并考虑到实际工作时的各种约束和限制,提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control–MPC)的多约束轨迹规划方法。可以对车体自身的运动学约束、物理约束以及避障等约束进行集中有效的处理,可以生成符合车体自身模型特点并满足各种约束的可行轨迹,充分保证了轮式移动机器人自主行驶的可行性,安全性,高效性。仿真结果充分验证了该方法的有效性。
  • 基于神经网络的图像描述方法研究 下载：67 浏览：472
  • 孔锐1 谢玮1 雷泰2 《建模与系统仿真》 2020年9期
  • 摘要:
    自动识别和描述图像的内容是人工智能中一个重要的研究方向,它涉及计算机视觉和自然语言处理技术。针对这一难题,提出了一种由深层神经网络模型生成自然语言句子来描述图像内容的方法。该方法提出的模型由卷积神经网络(ConvolutionNeuralNetwork,CNN)和循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)组成,其中,CNN用来提取输入图像的特征生成固定长度的特征向量,该特征向量初始化RNN来生成句子。在MSCOCO图像描述数据集上的实验结果表明了该模型所生成句子的语法准确性和语义准确性,且优于先前的基线模型。
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