CMM机构误差引入的空间点不确定度评定

提出了一种坐标测量机空间点测量不确定度的评定方法。在坐标测量机的准刚体模型下,通过坐标系旋转矩阵建立空间坐标点的三维测量模型;依据A类和B类评定方法,通过误差检测实验,量化21项机构误差所引起的不确定度分量;最后,根据测量不确定度表示指南(GUM)评定三坐标测量机机构误差引入的空间任一点的三维标准不确定度。采用Renishaw激光干涉仪对一台未经过误差补偿的三坐标测量机进行误差检测并评定出机构误差引入空间点的三维不确定度,验证了该方法的可行性,使得基于GUM评定CMM的测量不确定度成为可能。     

支持向量机评定同轴度误差测量不确定度

针对目前评定同轴度误差测量不确定度过程复杂,且误差分布未知的情况下很难估计测量结果的概率分布及其不确定度的问题,以现有少量数据为基础,基于支持向量机法求取被测量数据的概率密度,并利用所得概率密度分布进行数值积分,计算其估值和标准不确定度。通过实验结果证明了在小样本数据的条件下,支持向量机法得到的样本的最佳估值和方差的准确度。最后以一个工程实例即机床芯轴的一段阶梯轴的同轴度误差为测量对象进行实测实验,评定其测量不确定度,并对比《测量不确定度表示指南》法、蒙特卡洛法的评定结果,验证了方法的可靠性及准确度。     

基于精度理论的测量不确定度评定与分析

针对测量不确定度表示指南(GUM)所述的测量不确定度评定方法存在的局限性,提出了基于经典精度理论的测量不确定度评定的新方法。分析了当不确定度来源繁杂或测量模型未知等特殊情况时,以测量正确度和测量精密度作为2项主要来源进行测量结果的不确定度评定的优势及理论依据。最后,坐标测量机(CMM)工件端面距离测量的不确定度评定实例验证了该方法的可行性。实验结果表明,CMM测量环境引入的标准不确定度分量相对于正确度和精密度引入的不确定度分量可忽略不计。在测量环境非主要不确定度来源时,测量不确定度评定的初始模型仅需考虑正确度和精密度2项来源就可获得较可靠的测量不确定度。     

工业机器人位置稳定时间不确定度的研究分析

针对工业机器人位置稳定时间的精度问题,企业和检测机构不断研究改进检测方法。通过激光跟踪仪和CompuGauge的对比实验,搭建不确定度测量模型,采用A、B类方法对测量重复性、数字分辨率、示值误差和坐标对齐进行分析并评定不确定度分量,得出激光跟踪仪和CompuGauge的扩展不确定度分别为U₁≈0.11 s和U₂≈0.19 s,最终|En|≈0.5。实验结果表明：激光跟踪仪的结果较集中、稳定,精度更高,但受坐标对齐的影响最大,而CompuGauge操作方便、省时,不依赖于机器人模型,但受示值误差的影响最大。     

电能表误差测量不确定度评定方法

阐述了测量不确定度的概念和意义,分析了不确定度和误差的区别,对电能表在一个典型负载点下的误差测量不确定度进行了评定,并以此为例对电能表误差测量不确定度评定方法进行了讨论。     

误差与测量不确定度分析

误差与测量不确定度是误差理论中最基本、最重要的两个概念。文章简要介绍了误差理论的发展过程,分析了误差与测量不确定度、A类评定与B类评定的区别联系。并举例说明了测量不确定度A类和B类评定方法,为测量不确定度评定提供参考。     

交流电能表检定装置示值误差测量结果的不确定度评定

针对交流电能表检定装置示值误差测量结果的不确定度评定存在的问题,给出了适应于各等级的单三相检定装置示值误差测量结果的不确定度评定方法,同时采用Excel电子表格辅助评定,解决了评定中的所有计算问题.     

露点仪示值误差测量不确定度的评定

根据国家计量技术规范JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求，对露点仪示值误差测量不确定度进行了评定，并通过实际测量数据用传递比较法对评定结果进行了验证。     

电能表的测量结果不确定度评定

应用《测量不确定度的评定与表示》(JJF 1059—1999)的测量不确定度评定的方法,结合电能表误差测量的具体特点,说明了对电能表的测量结果的不确定度的评定方法,特别对较难评定的B类评定进行了合理简化,从标准电能表引起的标准不确定度分量、由导线压降引起的标准不确定度分量、由修约估算的不确定度分量3个方面对B类影响进行了评定。     

测量不确定度在多元数据处理的应用

针对多元数据处理中的测量误差存在难于进行测量质量的评估问题,本文分析了测量不确定度的评定与计算方法,探讨了测量数据的正态性检验策略,并利用合成标准不确定度进行多元数据的误差分析与处理。实验结果表明,该方法对于实现多元数据测量质量的定量评估具有积极意义。     

采用射影几何的圆阵靶标中心像点快速提取

圆阵靶标广泛应用于三维测量和相机标定。在相机的透视投影作用下,靶标上圆形标记点退化成椭圆。然而,椭圆的几何中心并非圆形标记点在像面上的圆心投影。为此,本文利用射影变换下共点、共线等几何不变性质,提出了一种基于射影几何的圆阵靶标中心像点快速提取算法。首先,经过边缘检测、形状滤波及亚像素边缘提取,拟合椭圆得到一般方程;其次,通过射影变换矩阵计算靶标坐标轴方向上的两个消隐点坐标;最后,利用透视不变性原理将消隐点与椭圆一般方程联立解出椭圆的两组公切点坐标,两组切点连线的交点即为圆形标记点在像面上的圆心投影。实验结果表明：与传统搜索公切点方法相比,本文提取中心像点的重建平均距离降低了32.34%,实现了圆形标记点的精确定位,并大幅简化求解过程,具有较强的实用性。[基金项目 国家自然科学基金（62173127,61973104,61803146）、中原科技创新领军人才资助项目（224200510008）、河南省优秀青年科学基金（212300410036）、河南省高校科技创新人才支持计划（21HASTIT029）、河南省高等学校青年骨干教师培养计划（2019GGJS089）、河南省科技攻关项目（212102210169,212102210086）、郑州市协同创新专项（21ZZXTCX06）、河南工业大学自科创新基金支持计划（2020ZKCJ06）、河南工业大学青年骨干教师培育计划（21420080）、粮食信息处理与控制教育部重点实验室开放基金（KFJJ2020107,KFJJ2020111,KFJJ2020114）。]     

基于最优投影圆锥底面的罐口位姿测量方法

为了引导并联机器人装料过程中的自动对位,提出一种高精度的罐口位姿双目测量方法。通过图像预处理提取罐口图像上下边缘亚像素点,建立空间圆双目投影椭圆锥模型,在世界坐标系下构建椭圆锥底面,通过成像椭圆轮廓像素信息与椭圆锥底面之间的映射关系,寻找最优圆锥底面所在坐标系得到目标姿态,利用姿态修正计算对应真实圆心像素所在位置,用双目三角测量法得到世界坐标系下的圆心三维坐标。针对空间圆投影二义性问题,提出利用罐口沿口消除二义性。经仿真和实验验证,算法精度高且能满足大角度姿态测量,实验测量姿态的最大误差为1.8°,真实圆心像素提取最大误差为0.98 pixels。方法无需任何辅助测量和约束条件,有效提高了装料过程中的自动化效率。     

基于结构光测量技术的 DMD 自适应掩膜生成

为解决强反射表面物体测量过程中易发生局部镜面反射,影响测量精度的问题。将数字微镜添加到结构光测量光路中并设计搭建测量系统,包括数字微镜、CCD相机、投影仪等器件。完成了系统的匹配、相机和投影仪的参数标定以及相位计算,采用麻雀搜索算法优化BP神经网络的方法建立数字微镜单元和相机像素单元之间的坐标映射关系,映射误差为0.583 pixels。基于PID控制器提出一种自适应掩膜生成方法,并对具有强反射表面的量块进行了测量实验,实验表明该方法能有效降低过曝光区域的灰度,实现了高动态范围成像。提出的方法可为强反射表面的三维测量提供理论支撑。     

基于蒙特卡罗方法的虚拟仪器测量不确定度评估

提出一种数字化虚拟仪器测量结果不确定度的评估方法,其基本思路是利用概率事件仿真技术(Monte Carlo方法)产生服从特定概率分布的随机数来模拟虚拟仪器测量链中的随机误差源,模拟随机误差与采样数据一同进入虚拟仪器信号处理模块,获得一系列伪测量结果,再用伪测量结果的统计标准方差表征虚拟仪器测量结果的不确定度,并运用虚拟仪器设计平台提供的扩展机制,建立了PCI-6024数据采集卡的随机采样误差仿真模块.应用该模块实现对信号有效值测量结果不确定度的评估,并将评估结果与理论值相比较,获得了较好的一致性.     

Robust adaptive steering control for unmanned surface vehicle with unknown control direction and input saturation

A robust adaptive steering control method is proposed to solve the control problem of the unmanned surface vehicle (USV) with uncertainties, unknown control direction, and input saturation. In the controller design process, the adaptive fuzzy system is incorporated into dynamic surface control (DSC) to approximate the uncertainty term induced by external environmental disturbances and model parameters. Then, the Nussbaum function is used to eliminate the requirement for a priori knowledge of the control direction. Besides, to handle the input saturation, the adaptive fuzzy DSC is extended by a second‐order nonlinear filter and antisaturation auxiliary function to compensate for the magnitude and rate saturation of the rudder. All signals of the closed‐loop system are proven to be uniformly ultimately bounded (UUB) by Lyapunov theorem and the Lemma of Nussbaum gain, and the course error can converge to a small neighborhood of zero through choosing design parameters appropriately. Finally, simulation results and comprehensive comparisons are shown for the USV course system, which is demonstrative of the proposed controller's effectiveness and robustness.     

基于电气距离的故障位置表征及其在暂态稳定评估中的应用

现有数据驱动的暂态稳定评估广泛利用发电负荷模式特征,未能充分反映故障位置对系统暂态稳定性的影响.文中基于电气距离提出了一种具备电气意义且连续的故障位置表征方法,并将其应用在暂态稳定评估中,实现了对故障位置的统一特征表达.首先,基于电气距离提出电气坐标系概念用于定量表征故障位置.然后,研究电气坐标系参考点优化方法,实现对故障位置特征的准确提取.最后,将所提故障位置表征方法应用到暂态稳定评估中,基于电气坐标系实现了暂态稳定评估中对故障位置的统一考虑,并在中国某省级电网算例下验证了所提方法的有效性.     

Precise and reliable identification of the transient processes of a powerful synchronous machine by probabilistic statistical methods

Identification of the transient process (TP) obtained by probabilistic and statistical methods based on probability theory and mathematical statistics as well as on the graphical–analytical method (GAM) in accordance with State Standard GOST 10169–77 was considered according to the results of bench tests of an STM-800-2.6 kV synchronous machine (SM) at an 4512-V test voltage during a sudden symmetrical shortcircuit (SSC). Despite the high labor intensity and low precision and reliability of TP oscillograms due to the numerous graphic operations and transitions from analogue TP to the discrete form and back, the GAM is a basic one and is widely used. Oscillogram processing by the GAM aiming at TP transition from analogue to discrete form leads to deviation of peaks from their original location. For this reason, practically no electromagnetic parameters adequately correspond to the TP of SM. The method of minimization of the meansquare error of approximation of the transient component to the experimental data was proposed. This error is presented in the form of the surface in a 3D coordinate system, for which reason the procedure of optimization, modeling, and determining the error in each node sampling with account taken of the influence of different random factors allow to reveal the minimum error. The method of determining the surge current by one vertex without defining TP parameters during SSC experience was tested as well. Error analysis of identification results of the TP SM by GAM and PSM for all phases is presented.     

基于快速Isomap的曲面超声图像优化展开

曲面工件超声成像检测时,采集点为三维数据,数量较大,观测时须进行旋转、移动操作,重构与显示缓慢,需对采集数据进行二维显示以便观测工件整体状况,实际检测中通常也要求结果为平面图像。基于此,提出了基于快速Isomap的曲面超声图像展开算法,首先对N个采集点进行Landmark点抽取,采用基于Fibonacci堆的Dijkstra算法计算Landmark点间的近似测地距离,利用多维尺度变换构造保持曲面拓扑结构的2D空间,根据剩余采集点到landmark点的距离确定其坐标,对曲面展开后各点的欧氏距离加权优化,使展开前后测量点间距尽可能保持相等。实验表明,该方法计算速度为2~4 s,误差约为0.1,与Isomap算法相比均有提高。     

基于稳健加权总体最小二乘的变压器局部放电定位

到达时间差、声速与传感器位置坐标的测量误差将导致局部放电时差定位出现误差,通过研究发现变压器的内部结构及各部分的材质差异可能造成到达时间差以及声速的测量值可能远远偏离真实值,这种测量误差被称作粗差,但目前的局部放电定位算法未将数据测量误差纳入模型,使得现有定位算法在计及测量误差特别是粗差的情况下,定位误差较大难以满足工程要求。为此,分析了局部放电测量数据粗差的来源及现有定位算法的缺陷,提出了基于稳健加权总体最小二乘的局部放电定位算法,采用含误差变量模型推导迭代公式,运用权函数修改含粗差数据在迭代过程中的权重,能够有效抑制测量数据的随机误差、系统误差和粗差对定位结果的影响,能更为准确地定位局部放电,有助于制定针对性的检修策略,提高检修效率,缩短停电时间。     

Suboptimal control for nonlinear slow-fast coupled systems using reinforcement learning and Takagi–Sugeno fuzzy methods

In this article, by using singular perturbation theory, reinforcement learning (RL), and Takagi–Sugeno (T-S) fuzzy methods, a RL-fuzzy-based composite suboptimal control method is proposed for nonlinear slow-fast coupled systems (SFCSs) with unknown slow dynamics. First, the SFCSs is decomposed into slow and fast subsystems and the original optimal control problem is reduced to two subproblems. Then, for the slow subsystem, a nonlinear coordinate transformation is introduced to transform the nonquadratic slow utility function into the quadratic form. Unmeasurable virtual slow subsystem state is reconstructed by the state measurements of original system and slow controller design algorithm is proposed in the framework of RL by utilizing the actor-critic neural networks to approximate the controller and cost function. For the fast subsystem, T-S fuzzy model is established and state measurements of the original system are exploited to reconstruct the unmeasurable fast subsystem state. Fast controller is designed with the approach of parallel distributed compensation. The obtained slow and fast controllers form the composite suboptimal controller for the original SFCSs. Considering the state reconstruction error, convergence of the slow controller design algorithm, suboptimality of the composite controller, and stability of the closed-loop SFCSs are analyzed. Finally, the effectiveness of our proposed method is illustrated by examples.