基于粒子群优化算法的自由曲线双圆弧逼近

针对数控加工中常用大量直线段逼近平面自由曲线,刀具路径在误差、光顺性、程序数量等方面存在的问题,给出了基于粒子群优化算法的双圆弧逼近平面自由曲线方法。建立了优化的数学模型,并通过最大逼近误差和最大圆弧长度两个变量构造了适应度函数。使用粒子群优化算法确定双圆弧的节点,以达到逼近误差最小、圆弧数量最少的目标,进而对整条曲线的逼近进行优化。进行了试验设计,并与其他方法进行了比较,研究结果证实了方法的有效性与优越性。     

基于分层PSO的智能车辆超车路径规划

针对自动驾驶智能车辆安全超车问题,提出一种基于分层优化算法的路径规划方案.该方案采用三层结构获得可行、安全的优化路径.首先,通过分析驾驶员超车操作流程,综合路况环境、车辆结构等约束条件,构建超车换道模型,进而采用三角分解法构建智能车辆的可运行空间.其次,在可运行空间内,采用Dijkstras算法生成一条无碰撞路径.最后...     

基于人工鱼群算法优化的车辆防滑PID神经网络控制研究

车辆在复杂路况上行驶,容易受到路面激励波形的干扰,导致车辆行驶中发生侧滑现象。对此,创建了车辆驱动模型简图,推导出车辆行驶的动力学方程式。引用传统PID控制方法,设计了PID神经网络控制方法。采用人工鱼群算法优化PID神经网络控制参数,给出具体优化步骤。采用Matlab软件对车辆滑转率和驱动力矩进行仿真,并与传统PID控制效果形成对比。仿真结果显示:采用传统PID控制方法,车辆控制系统反应时间较长,车辆滑转率和驱动力矩与理论值误差较大;而采用人工鱼群算法优化PID神经网络控制方法,车辆控制系统反应时间较短,车辆滑转率和驱动力矩与理论值误差较小。车辆采用人工鱼群算法优化PID神经网络控制方法,能够在线优化和调节PID控制参数,提高车辆行驶的稳定性,避免车辆发生侧滑现象。     

基于改进遗传算法的车辆转向机构优化与误差仿真

针对车辆在高速行驶过程中的转向机构运动轨迹存在误差较大问题,采用改进遗传算法对车辆转向机构进行优化.创建车辆转向机构简图模型,建立内前轮转角的几何关系式.构造优化目标函数,采用改进遗传算法对车辆转向机构约束参数进行优化.将优化后的参数输入到Matlab软件中进行内前轮转角误差仿真,并且与优化前仿真结果进行比较和分析.仿真结果显示,车辆在高速行驶过程中,优化前的车辆内前轮转角最大误差为0.45°,而优化后的车辆内前轮转角最大误差为0.31°,相对误差降低了31.1%.采用改进遗传算法优化车辆转向机构,可以提高车辆内前轮转角精度,从而提高车辆在高速转向时的安全性.     

采用改进粒子群算法与人工神经网络相结合的车辆转向控制研究

为了提高车辆转向控制系统输出精度,改善车辆行驶的稳定性,提出了改进人工神经网络PID控制器.创建车辆平面参考模型简图,建立车辆运动参数的数学关系式,推导出车辆横摆角速度的动力学方程式.在传统PID控制器基础上,结合人工神经网络模型,采用改进粒子群算法对人工神经网络PID控制器进行在线优化,动态调整PID控制器参数,实现车辆转向控制系统的最优输出,在不同工况路面进行车辆横摆角速度仿真实验.结果表明:采用改进人工神经网络PID控制器,不仅可以提高车辆转向控制系统的响应速度,而且输出的摆动角速度误差较小.车辆在复杂工况路面行驶,其转向系统采用改进人工神经网络PID控制器,有利于提高车辆行驶的稳定性.     

基于MATLAB的优化双圆弧插补高次曲线的算法

针对普通数控机床加工的特点,推算了双圆弧插补法拟合高次曲线的数学模型,在拟合原曲线时,针对高次非圆曲线的特点,优化了双圆弧插补算法。并通过Matlab软件编程实现拟合过程,控制拟合误差。基于双圆弧插补法设计数控加工高次曲线的方法加工效果好,数控加工程序段和加工用时明显减少,且通用性和实用性强。     

基于K60智能车的最优路径拟合及控制方法

为了使智能车能够以最优的路径行驶,以"飞思卡尔杯"智能车竞赛B车模、单片机、高速摄像头等为硬件平台,使用闭环PID与鲁棒算法相结合的方式控制电机,搭建了可根据已知亮灯顺序来提前调整小车行驶状态的智能车系统。行驶实验表明:该系统可以实现对智能车的稳定控制并使智能小车以最优的路径行驶。     

超车过程的车辆气动特性仿真研究

采用计算流体力学（CFD）方法,对两辆车超车过程的外部流场进行了数值仿真,以研究超车过程中车辆的空气动力特性。采用有限递增步法来处理超车过程,实现了车辆超车过程的三维流场数值仿真,揭示了两车外部流场相互干扰的流动特性,在以前研究超车过程中横向间距对车辆气动特性影响的基础上,进一步研究了两车纵向相对位置对车辆气动特性的影响规律以及气动力对汽车行驶稳定性的影响,为汽车自动驾驶系统和智能交通系统（ITS）的研究提供了理论依据。     

采用动态规划算法优化的液压混合动力车辆能源消耗仿真研究

为了降低车辆行驶的燃油消耗量,采用动态规划算法对液压混合动力车辆控制进行优化,并对发动机燃油消耗量进行仿真验证.建立了液压混合动力车辆简图模型,推导出车辆发动机功率方程式.创建发动机能源消耗目标函数,添加约束条件,引用动态规划算法优化目标函数,得出液压混合动力发动机能源消耗的最优参数.设计车辆控制流程图,利用Matlab软件对优化结果进行仿真,并与优化前仿真结果形成比较.仿真结果表明:在无起停的情况下,优化后的液压混合动力车辆燃油消耗量降低了11.71%;在有起停的情况下,优化后的液压混合动力车辆燃油消耗量降低了19.01%.采用动态规划算法优化液压混合动力车辆参数,车辆制动释放的能量被回收,从而节约车辆行驶所消耗的燃油.     

三段基圆渐开线涡旋型线的双圆弧插值算法拟合与加工

建立了三段基圆渐开线涡旋型线的数学模型,利用双圆弧插值的方法逼近拟合该涡旋型线,借助MATLAB软件编程计算数据点坐标,以实现该组合涡旋型线的拟合,并进行误差分析。应用Pro/E软件的加工制造模块实现该涡旋盘的辅助加工,通过设置加工制造过程中的各项参数,使制造流程优化。将提出的双圆弧插值算法与等弧长单圆弧算法进行对比,结果表明:拟合误差降低90%,拟合节点减少80%,圆弧段数减少74%。该方法通用性和实用性强,对变截面涡旋体的数控加工具有一定的参考意义。     

Fast NURBS interpolation based on the biarc guide curve

In parametric spline interpolation, the real-time parameter update is a crucial step which will directly affect the processing performance such as the feed rate fluctuation, the contour error, the online computational effort, etc. The use of Taylor approximation interpolation method to identify the next interpolate point will cause large feed rate fluctuation due to the accumulation error and the truncation error, which will affect the machining quality. As there is no accurate analytic expression between the parameter u and arc length S and the mapping between them is nonlinear, and in order to reduce the feed rate fluctuation and light computation requirement for online interpolation, the paper first samples the tool path with step parameter and Gauss integration, with the sampled points being in the coordinate system defined by parameter u and arc length S. Then, the sampled points are fitted into the guide curve with the use of the biarc fitting method, and the analytic expression between parameter u and arc length S is established. The biarc so derived can be used to realize a fast NURBS interpolation and the simulation results validate the reliability and effectiveness of the proposed method.     

数控加工圆弧拟合的优化方法

提出了一种数控加工圆弧拟合的优化方法。针对目前CNC加工的圆弧拟合中出现的拟合节点多、圆弧段数多、误差控制困难等问题,采用一种优化的双圆弧拟合方法和误差控制方法,使拟合数据点、计算工作量及圆弧段数均大大减少,插补误差得到有效的控制,从而提高了加工效率与加工质量。本方法计算在雕塑曲面的CNCA加工中具有实用意义。     

数控机床样条曲线刀具半径补偿算法研究

研究了数控机床中引入样条曲线后,直线接样条曲线、圆弧接样条曲线、样条曲线接样条曲线等过渡方式下,缩短型,伸长型,插入型等转接情况的刀具半径补偿算法,该算法实时性好,能满足加工精度要求,具有很好的实用价值.     

Form-truing error compensation of diamond grinding wheel in CNC envelope grinding of free-form surface

In computer numerical control (CNC) grinding of free-form surface, an ideal arc profile of trued diamond grinding wheel is generally employed to plan 3D tool paths, whereas its form-truing errors greatly influence the ground form accuracy. A form-truing error compensation approach is proposed by using an approached wheel arc profile to replace the previously designed ideal one. The objective is to directly compensate the trued wheel arc-profile errors. It may avoid the time consumption of traditional approach that compensates the measured coordinate point errors of workpiece to an iterative grinding operation. First, the 3D tool path surface was constructed to plan the 3D tool paths. Second, the CNC arc truing of grinding wheel was conducted to analyze the form-truing error distribution relative to the applied wheel arc profile. Then, the form-truing error compensation was carried out in CNC envelope grinding. Finally, the iterative closest point (ICP) algorithm was used to match the measured coordinate points of workpiece to ideal free-form surface. It is shown that the 3D tool path surface constructed is practicable to plan arbitrary 3D tool paths for the form-truing error compensation. The ICP matching may be used to investigate 3D ground form error distribution. It is confirmed that the form-truing error compensation can directly improve the 3D ground form accuracy. It may decrease the 3D ground form error by about 20% when the 2D form-truing error is reduced by about 58% using the same truing conditions for CNC grinding.     

Efficient algorithm for time-optimal feedrate planning and smoothing with confined chord error and acceleration

In this paper, an efficient algorithm is proposed to generate a smooth near-time-optimal feedrate function along a parametric tool path for three-axis CNC machining under a feedrate bound, an acceleration bound for each axis, and a chord error bound. The algorithm first gives a discrete and computationally efficient algorithm to find a sequence of globally optimal velocity points under the feedrate, acceleration, and chord error bounds. A linear programming strategy is proposed to smooth the velocity points sequence. Finally, the velocity points sequence is fitted into a cubic spline to obtain a near-time-optimal and smooth feedrate function. Simulation and experiment results for Non-uniform rational basis spline curves are presented to illustrate the feasibility of the algorithm.     

用于加工弧面凸轮轮廓曲面的NURBS插补方法

在分析弧面凸轮轮廓曲面上加工刀痕产生的原因,以及对分度机构性能影响的基础上,提出了用NURBS样条插补凸轮从动件运动规律曲线的思想方法.通过对NURBS样条插补改进算法的深入分析,得出了进一步校正满足加工步长条件的NURBS样条参数增量的算式.同时对插补前弧面凸轮从动件运动规律曲线的修正、NURBS插补误差和插补过程的实现进行了计算与分析.结果表明,采用文中给出的方法,能显著提高弧面凸轮轮廓面的加工精度.     

圆弧齿廓谐波齿轮传动齿形设计中的几个问题

谐波齿轮传动采用圆弧齿廓后,可以改善柔轮齿根的应力状况和传动的啮合质量,提高承载能力和扭转刚度。本文首先计算出柔轮采用圆弧齿廓时,刚轮与之共轭的理论齿廓,通过用拟合圆弧对其进行逼近,得到拟合误差的变化规律;最后指出在开发双圆弧齿廓谐波齿轮传动时,应首先合理确定波发生器形式和柔轮径向变形量系数。     

参数曲面高精度加工中的弦高误差控制

在零件精加工过程中,弦高误差的大小对于零件表面精加工质量影响显著。由于参数曲面弦高误差计算的复杂性,提出两类参数曲面加工中的弦高误差控制算法,它是利用插补点处弧长误差、坐标值及一阶导数信息间接对弦高误差进行控制。其中插补点处的弧长误差由梯形公式求出,插补点处的坐标值及一阶导数信息由插补算法得到,使得总计算量的增加并不显著。对算法的误差情况进行讨论,并利用Nurbs曲面的仿真实例证实此算法能够在满足实时性要求的前提下,达到预定的弦高误差加工精度。     

用改进的等弧长法求解花键滚刀理论齿形的代用圆弧

提出一种基于等弧长法的改进算法,用于求解花键滚刀理论齿形的代用圆弧参数。该方法计算简单,且可获得较高精度。