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连续型飞机油箱检查机器人路径跟随研究

连续型飞机油箱检查机器人路径跟随研究

作者：王力中国民航大学

学位级别：硕士

为提高飞机油箱检查维护效率,减轻机务人员工作强度,研究适用于飞机油箱检查的机器人。连续型机器人以其细长的结构和优良的弯曲性能,可用于结构约束的狭小空间中。因此,使用连续型机器人进行油箱检查作业。本文主要研究连续型机器人对... 详细信息

为提高飞机油箱检查维护效率,减轻机务人员工作强度,研究适用于飞机油箱检查的机器人。连续型机器人以其细长的结构和优良的弯曲性能,可用于结构约束的狭小空间中。因此,使用连续型机器人进行油箱检查作业。本文主要研究连续型机器人对已规划路径的跟随控制问题。(1)根据飞机油箱检查的需求设计了连续型机器人柔性机构和具有可扩展性的驱动机构。柔性机构以碳纤维杆作为轴心支架,采用线驱动远程控制方式;驱动机构采用卷绕方式实现对驱动线的位移控制,驱动电机纵向环形布局,具有占据空间小、易于扩展的特点。(2)分析建立连续型机器人的单关节段和多关节段运动学模型,得到各关节段坐标系间的齐次变换矩阵。推导关节空间与驱动空间的映射关系,通过几何分析得到驱动线折线弯曲时求解线长变化量的数学表达式,为控制蛇臂运动奠定基础。(3)研究了基于关节段末端点与路径重合思想的连续型机器人路径跟随控制算法。对于空间共面路径,采用基于二分法求解方程的算法进行跟随;对于空间异面路径,提出基于已知点的步进逼近算法进行跟随。基于MATLAB进行路径跟随仿真实验研究,并提出路径跟随性能评价指标。仿真实验验证了路径跟随算法对不同路径的适用性和有效性。(4)设计了基于姿态和驱动力反馈的连续型飞机油箱检查机器人控制系统,并在样机平台上进行了实际实验。使用欧拉角法分析蛇臂坐标系的旋转变换关系,将姿态传感器测量的RPY姿态角转换为可用于蛇臂姿态控制的ZYZ欧拉角。针对蛇臂运行中的各驱动线速度不协调及姿态控制振荡问题,设计了速度控制策略,提高蛇臂运行的快速性和稳定性。基于VC++设计控制系统软件,进行蛇臂单关节段、两关节段的运动控制实验和路径跟随实验,结果验证了基于姿态和驱动力反馈控制的有效性和稳定性。

关键词：飞机油箱连续型机器人路径跟随末端点重合姿态反馈驱动力反馈

发动机叶片压力面清洁润滑系统关键技术研究与应用

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发动机叶片压力面清洁润滑系统关键技术研究与应用

作者：赵兴琪中国民航大学

学位级别：硕士

发动机风扇叶片作为飞机飞行过程中主要承压部件,叶片燕尾榫压力面与发动机直接衔接,长期暴露在大气恶劣环境中,极易产生磨损、腐蚀,从而引发震动,需要定期进行维护作业。发动机风扇叶片压力面现行的清洁润滑作业仍采用人工清洗、润滑方... 详细信息

发动机风扇叶片作为飞机飞行过程中主要承压部件,叶片燕尾榫压力面与发动机直接衔接,长期暴露在大气恶劣环境中,极易产生磨损、腐蚀,从而引发震动,需要定期进行维护作业。发动机风扇叶片压力面现行的清洁润滑作业仍采用人工清洗、润滑方式,存在工作强度大、润滑厚度不均匀、清洗与润滑有毒材料损害人体健康的弊端,叶片压力面清洁与润滑质量受到工人熟练程度影响。本文提出航空发动机风扇叶片压力面清洁润滑系统设计方案,结合现代化智能制造与自动化控制技术,达到提高机务维修智能化水平的目标,避免作业人员接触清洁与润滑有毒材料,提高生产效率和作业质量。首先,基于航空器维修工卡标准、工业清洗和喷涂技术,研究确定了工艺流程与指标,完成了清洁润滑系统工装夹具与整体结构的设计,结合超声波清洗和机械清洗的组合式清洗方式完成清洗作业,结合工业机器人技术完成润滑作业。其次,为了实现系统稳定运行,完成了系统硬件、软件控制方案和控制程序的设计,控制系统包括触摸屏、CNC坐标机器人、PLC、工业机器人以及工控机等设备组成,采用Modbus串口、网口协议实现了多端设备间的通讯与数据交互。第三,为了提高风扇叶片压力面润滑厚度均匀性,对叶片复杂特征表面润滑轨迹规划问题研究,提出了基于STL模型的润滑轨迹生成方法。根据叶片压力面润滑特点,建立喷涂模型和喷涂速率沉积模型,研究喷涂间距对润滑涂层厚度的影响,结合最小边界盒子方法、STL模型切片算法、Open Gl图形库,完成了风扇叶片可视化模型重构,并生成符合叶片压力面特征的喷涂轨迹。最后,完成了风扇叶片压力面清洁润滑系统电气控制、气动控制、人机交互界面设计,对系统设备选型,研制了系统样机,实际调试后能够稳定运行,快速高效作业,整体作业效率较人工提高了339%,有较高的工程应用价值。

关键词：飞机发动机风扇叶片可编程控制器工业机器人数据交互 STL模型喷涂轨迹规划清洗和润滑

基于任务的四旋翼飞机室内自适应导航方法研究

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基于任务的四旋翼飞机室内自适应导航方法研究

作者：郝伟中国民航大学

学位级别：硕士

随着无人机在军事、民用得到广泛的应用,越来越多的人投入到对其的研究中,室内自主导航尤其成为研究热点。目前室内自主导航多数依赖外部全局导航设备,依靠机载导航设备进行自主导航仍是研究难点,国际空中机器人大赛的室内探索搜寻任务... 详细信息

随着无人机在军事、民用得到广泛的应用,越来越多的人投入到对其的研究中,室内自主导航尤其成为研究热点。目前室内自主导航多数依赖外部全局导航设备,依靠机载导航设备进行自主导航仍是研究难点,国际空中机器人大赛的室内探索搜寻任务对其提出挑战。课题以该比赛任务作为研究背景,以四旋翼飞机为研究平台,研究了整个任务过程的自适应导航方法。首先,考虑比赛环境的结构化特征,以及比赛任务要求的对目标门牌、U盘进行识别等条件,完成了机载计算机、激光传感器、摄像机等的硬件选型,搭建了四旋翼飞机平台。然后,参考经典自动控制体系架构提出了一种基于任务层、导航层、控制层的三层系统体系架构:任务层对任务进行分析、规划,将任务分解为若干子任务状态;导航层将每一任务子状态进行进一步划分,得到若干导航状态以便于进行导航控制;控制层对各导航状态进行实现。其次,提出了一种基于分级有限状态粗糙集的自主导航策略。将有限状态机进行扩展,得到分级有限状态机,将复杂问题简化;利用粗糙集理论进行知识约简,得到约简知识集。再次,基于上述提到的三层系统体系架构和分级有限状态粗糙集方法提出了一种自适应导航算法。分别对任务层、导航层、控制层的系统组成进行了介绍:任务层研究了子任务划分依据得到了基于分级有限状态机的子任务划分;导航层包括导航系统硬件架构,激光、摄像机等传感器的数据处理以及自适应导航算法的实现。控制层对飞行控制器硬件组成以及姿态控制算法进行了研究。根据课题提出方法编写了软件程序,进行了实验,并参加了2013年8月份的国际空中机器人大赛。结果表明,该方法对于比赛任务的适用性。

关键词：四旋翼飞机任务导航自适应分级有限状态机粗糙集

园区环境下无人驾驶汽车行为决策和轨迹规划方法研究

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园区环境下无人驾驶汽车行为决策和轨迹规划方法研究

作者：张琪中国民航大学

学位级别：硕士

无人驾驶汽车是一种没有驾驶员参与、自动避开障碍物并安全驶向目标点的智能车辆,车辆如何在环境中选择行为并稳定、安全行驶受到广泛关注。由于园区环境具有车辆行驶速度低、交通状况不复杂等特点,故针对无人驾驶汽车在园区环境的行为... 详细信息

无人驾驶汽车是一种没有驾驶员参与、自动避开障碍物并安全驶向目标点的智能车辆,车辆如何在环境中选择行为并稳定、安全行驶受到广泛关注。由于园区环境具有车辆行驶速度低、交通状况不复杂等特点,故针对无人驾驶汽车在园区环境的行为决策和轨迹规划问题展开研究,研究内容如下:(1)研究基于动态搜索策略的Q-Learning(Dynamic Search Strategy-Q-Learning,DSS-Q-Learning)无人驾驶汽车行为决策系统。将Q-Learning算法与动态搜索策略结合,解决Q-Learning算法容易出现无法学习到最优行为以及收敛困难的问题。通过对比实验验证DSS-Q-Learning算法适用于解决无人驾驶汽车在园区场景的行为决策问题。(2)研究基于多代价Floyd(Multi Cost-Floyd,MC-Floyd)的无人驾驶汽车全局路径规划方法。考虑场景中的道路信息等因素,在最短路径基础上考虑车辆最少转弯次数,使得应用Floyd算法规划出的全局路径为车辆在实际场景中行驶的最优路径。基于真实校园环境地图节点信息,通过对比实验验证MC-Floyd算法能够为无人驾驶汽车规划出符合条件的最优路径。(3)研究基于势能重构人工势场(Potential Energy Reconstruction-Artificial Potential Field,PER-APF)的局部换道轨迹规划方法。通过构建虚拟区域以及重构物理势能力场,解决应用APF算法出现的局部最优以及目标不可达问题。设置不同仿真场景并与APF算法对比,验证PER-APF算法在解决无人驾驶汽车局部换道轨迹规划问题时的可行性与有效性。(4)以无人驾驶实验平台为基础,对MC-Floyd全局路径规划算法与PER-APF局部换道轨迹规划算法进行实验验证。实验结果表明,MC-Floyd算法与PER-APF算法具有在实际环境中的应用价值。

关键词：无人驾驶汽车行为决策全局路径规划换道轨迹规划 Q-Learning算法 Floyd算法 APF算法

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四旋翼飞行器地面多目标操控方法研究

四旋翼飞行器地面多目标操控方法研究

作者：岳凤发中国民航大学

学位级别：硕士

小型四旋翼无人飞行器成为控制领域研究的热点。课题以2014年国际空中机器人大赛(International Aerial Robotics Competition,IARC)第七代任务作为研究背景,研究了任务过程中四旋翼飞行器对地面多目标移动机器人机动和精确控制。首先,... 详细信息

小型四旋翼无人飞行器成为控制领域研究的热点。课题以2014年国际空中机器人大赛(International Aerial Robotics Competition,IARC)第七代任务作为研究背景,研究了任务过程中四旋翼飞行器对地面多目标移动机器人机动和精确控制。首先,四旋翼飞行器对地面多移动机器人的操控要求进行了分析,研究室内环境下旋翼机的局部导航策略和对地面多个移动目标的方向效率最优(Orientation Efficiency Priority,OEP)的操控策略。其次,建立了四旋翼飞行器非线性动力学模型,进行了线性化处理。在姿态控制方面,设计了PID姿态控制器和模糊自适应PID姿态控制器;在位置控制方面,设计了反步法控制器。再次,针对比赛任务中四旋翼飞行器对地面多目标移动机器人操控的机动性和精确性,提出了一种嵌套控制器。研究了基于反步法控制器和基于加速度模型控制器的控制器组成问题,采用反步法控制器以实现内环姿态机动控制,采用基于加速度模型的位置控制器以实现外环轨迹的精确控制。最后,经过仿真实验和实际飞行试验对以上提出的嵌套控制器进行验证,实验结果表明该嵌套控制器对跟踪地面多目标移动机器人的机动和精确控制具有很好的控制性能,能够达到预期的控制目标。

关键词：四旋翼飞行器模糊自适应PID 反步法地面多目标姿态机动控制

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飞行区拖挂车辆轨迹规划与跟踪方法研究

飞行区拖挂车辆轨迹规划与跟踪方法研究

作者：尹鹏飞中国民航大学

学位级别：硕士

离轴式全拖挂车辆具有运动稳定、载货量大且全挂车无需动力装置支持的优点,因此大量全拖挂车辆被应用于机场行李转运、码头货物与餐食运输。全挂车相对于牵引车存在运动控制的滞后性,控制欠驱动的全挂车精确跟踪参考路径是研究难点。为... 详细信息

离轴式全拖挂车辆具有运动稳定、载货量大且全挂车无需动力装置支持的优点,因此大量全拖挂车辆被应用于机场行李转运、码头货物与餐食运输。全挂车相对于牵引车存在运动控制的滞后性,控制欠驱动的全挂车精确跟踪参考路径是研究难点。为解决全拖挂系统在动静态环境下的安全避障及控制全挂车精确跟踪参考路径的问题,提出基于多项式的仿挠度杆局部路径规划算法与模糊线性二次型(LQR)跟踪算法组成的避障控制器和基于全拖挂系统规控一体的主动避障控制器。首先,在笛卡尔坐标系下对离轴式全拖挂车辆进行运动学模型建立,对全拖挂系统的静态与动态特性分析,并在Frenet坐标系下建立全拖挂系统道路运动学模型。其次,针对全拖挂系统的运动学特性,提出基于多项式的仿挠度杆局部路径规划算法。基于全拖挂车辆时间最优性与安全性对路径点进行约束。在存在低速随机障碍物的仿真环境中对规划算法进行实验,结果表明所规划路径能够安全规避障碍物。再次,针对全挂车的欠驱动特性,提出基于全拖挂系统道路运动学模型的模糊LQR控制器。在圆形、8字形与换道参考路径工况下进行全挂车的跟踪仿真实验,结果表明所研究跟踪算法能够对参考路径精确跟踪,并能够解决由全拖挂系统存在初始误差所导致控制器不稳定的问题。最后,在非结构化道路下,提出一种规控一体的主动避障控制器。考虑障碍物在全拖挂系统的分布区域,设计障碍物优化避碰代价函数。并考虑全拖挂系统避障的安全性等约束设计目标函数并进行优化求解。通过存在静态与动态障碍物的非结构道路上进行主动避障对比仿真实验,并在实车上对主动避障控制算法进行验证。本文对离轴式全拖挂车辆的局部路径规划、全挂车控制方法与主动避障控制算法进行研究,通过在非结构化道路进行仿真和实车验证,结果表明本文所研究的算法能够有效控制全拖挂系统安全、稳定的完成避障。本文研究为离轴式全拖挂系统实现智能化提供了一定的理论基础与实际价值。

关键词：离轴式全拖挂车辆路径规划线性二次型模糊控制主动避障

跨境电商系统要素对服装电商企业绩效的影响研究

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跨境电商系统要素对服装电商企业绩效的影响研究

作者：刘亮北京服装学院

学位级别：硕士

服装行业历来是我国比较重要的行业,随着全球经济的温和复苏,我国经济稳中向好,这为我国服装行业的发展带来了巨大的机遇与空间。2017年,随着互联网技术对服装行业不断深化,服装行业转型升级加快,服装网络零售需求强劲。服装电商平台在... 详细信息

服装行业历来是我国比较重要的行业,随着全球经济的温和复苏,我国经济稳中向好,这为我国服装行业的发展带来了巨大的机遇与空间。2017年,随着互联网技术对服装行业不断深化,服装行业转型升级加快,服装网络零售需求强劲。服装电商平台在品牌、价值、服务等方面进行升级,我国的服装电商市场保持良好增长态势,整体呈现出线上线下融合加剧、新技术应用服务体验提升、品牌化消费趋势明显、新媒体营销效果显著等特点,服装跨境电商将迎来广阔空间。跨境电商是区别于传统国际贸易的一种重要形式,现今跨境电商在外贸活动中的应用愈发广泛。由于跨境电商有自身发展约束,比如跨境电商平台的不完善、跨境支付的安全漏洞、配套物流发展缓慢以及政策的滞后等问题,均会在不同程度上影响其发展,从而影响我国服装电商企业应用跨境电商进行外贸活动的绩效。因而探究跨境电商影响我国服装电商企业绩效的因素,并比较各种因素的强度,是很有必要的,具有一定的理论意义与现实意义。首先,本文对服装产业、跨境电商、绩效等关键词进行了概念界定,为后文的问卷调查以及相关研究明确了方向。本文按照《国民经济标准行业分类》（GB/T4574-2017）对服装产业类型进行了划分,主要以C门类和F门类为主。跨境电商的概念众说纷纭,本文在参考了大量文献的基础上,认为跨境电商是将电子商务运用在对外贸易中,将传统国际贸易进行电子化、网络化、数字化的一个过程。本文认为,绩效是行为与结果的结合体,是组织以及员工为达到一定的目标而在不同的方面进行相关工作,而这些工作是可以进行评价的。其次,本文通过BSC理论对我国服装企业绩效评价指标进行了选取,综述国内外文献并结合中国跨境电商发展情况,构建了跨境电商影响我国服装电商企业绩效因素的概念模型,包括平台、支付、物流、环境4个层面共11个因素,同时提出了11个研究假设。再次,本文通过问卷调查收集样本数据,先运用SPSS19.0软件对数据进行描述性分析、信度分析与效度分析,检验数据的可信程度以及测量结果与考察内容的吻合度;再运用SPSS19.0软件进行逐步回归分析,探究跨境电商中显著影响我国服装企业绩效的各个因素,并比较出其作用强度。然后,分析研究实证结果,得出结论。最后,根据研究结论从企业、行业、政府等层面为我国服装电商企业的发展提出政策建议。本文的研究发现包括:（1）跨境电商影响我国服装企业绩效的因素。在平台层面上,跨境电商平台的导购能力、营销能力正向影响了我国服装企业的绩效;在支付层面上,支付速度与支付安全正向影响了我国服装企业的绩效;在物流层面上,运输速度正向影响了我国服装企业的绩效,运输成本反向影响了我国服装企业的绩效;在环境层面上,政府扶持正向影响了我国服装企业的绩效。（2）比较跨境电商影响我国服装企业绩效的各因素的强弱关系。根据结果显示,各因素影响我国服装企业绩效的大小关系依次为营销能力、运输成本、政府扶持度、导购能力、运输速度、支付安全度、支付速度。

关键词：跨境电商服装电商企业绩效影响