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管道机器人动力学分析

南京航空航天大学学报 2010年第5期42卷 578-582页

作者：赵大旭陈柏吴洪涛桑贤臣陈笋南京航空航天大学机电学院南京210016 上海交通大学医学院附属新华医院上海儿童医学中心200092

在分析了开链式拓扑结构的多节蠕动机器人结构和运动特点的基础上,利用空间算子代数(Spatial operator algebra,SOA)方法,建立了适用于这类机器人系统的通用动力学模型,为验证所建立的动力学模型的正确性,将原理样机运行试验和与动力学... 详细信息

在分析了开链式拓扑结构的多节蠕动机器人结构和运动特点的基础上,利用空间算子代数(Spatial operator algebra,SOA)方法,建立了适用于这类机器人系统的通用动力学模型,为验证所建立的动力学模型的正确性,将原理样机运行试验和与动力学仿真分析结果进行了对比。在此基础上,利用该动力学模型,对样机结构的改进与优化,并对机器人运动学和动力学性能的影响进行了分析和评估,为机器人运动控制策略的拟定提供了重要的依据。

关键词：空间算子代数(SOA) 链式结构管道机器人动力学

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面向水质采样的绳驱动空中机械臂抗干扰控制

农业机械学报 2022年第8期53卷 452-458页

作者：丁力姚勇巢渊王尧尧吴洪涛江苏理工学院机械工程学院常州213001 南京航空航天大学机电学院南京210016

绳驱动空中机械臂是一种由旋翼飞行器和多自由度机械臂构成的新型机器人系统。为了增强机械臂在排污管口水质采样时的关节空间控制性能,提出了一种结合快速连续非奇异终端滑模控制与线性扩张状态观测器的抗干扰控制策略。阐述了绳驱动... 详细信息

绳驱动空中机械臂是一种由旋翼飞行器和多自由度机械臂构成的新型机器人系统。为了增强机械臂在排污管口水质采样时的关节空间控制性能,提出了一种结合快速连续非奇异终端滑模控制与线性扩张状态观测器的抗干扰控制策略。阐述了绳驱动空中机械臂的结构设计,建立计及关节柔性的动力学模型。利用线性扩张状态观测器来估计与补偿系统集总干扰,采用快速连续非奇异终端滑模面来保证系统状态量的有限时间收敛和抑制控制力矩的抖振。通过李雅普诺夫稳定性定理分析了所设计控制器的稳定性。最后,通过可视化仿真和地面汲水试验验证了所提控制器的有效性,结果表明,所提控制器的收敛速度、鲁棒性、准确性和抗干扰能力优于其他两种控制器,能有效抑制系统抖振,满足水质采样的作业需求。

关键词：空中机械臂水质采样终端滑模线性扩张状态观测器集总干扰

基于值域的多约束GNSS单频单历元定姿新算法

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航空学报 2018年第6期39卷 156-165页

作者：吴洪涛赵修斌庞春雷张良冯波空军工程大学信息与导航学院西安710077

多天线增强了全球卫星导航系统(GNSS)单频单历元姿态测量解算模型的强度,但随着天线数量增加,模糊度维数成倍增加,从模糊度域确定搜索空间的计算量将显著增长。基于此,提出了基于值域的多约束多天线GNSS单频单历元姿态测量新算法:该算... 详细信息

多天线增强了全球卫星导航系统(GNSS)单频单历元姿态测量解算模型的强度,但随着天线数量增加,模糊度维数成倍增加,从模糊度域确定搜索空间的计算量将显著增长。基于此,提出了基于值域的多约束多天线GNSS单频单历元姿态测量新算法:该算法将姿态约束融入值域搜索模型,利用姿态约束条件推导搜索步长,通过姿态域三维搜索确定模糊度搜索空间,以基于最优条件姿态解非迭代近似估计的方法固定模糊度。实验结果表明,新算法中模糊度搜索效率较原方法提高约65.8%,固定模糊度效率较标准迭代算法提高约95.3%,且与标准迭代算法性能相当;所提算法能够实现GNSS单频单历元的模糊度固定和载体全姿态测量,具有较高的正确率。

关键词：全姿态测量多约束最优条件姿态解近似估计单频单历元

基于力传递模型的连续体机器人驱动误差补偿研究

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农业机械学报 2023年第1期54卷 402-411页

作者：齐飞张恒裴海珊陈柏吴洪涛常州大学机械与轨道交通学院常州213164 南京航空航天大学机电学院南京210016

针对绳索传动系统中的非线性摩擦、驱动线伸长及关节间耦合效应导致的连续体机器人控制精度较低的问题,提出了一种考虑非线性摩擦的连续体机器人误差补偿方法。基于虚功原理构建包含关节间耦合作用的连续体机器人静力学模型,分析不同预... 详细信息

针对绳索传动系统中的非线性摩擦、驱动线伸长及关节间耦合效应导致的连续体机器人控制精度较低的问题,提出了一种考虑非线性摩擦的连续体机器人误差补偿方法。基于虚功原理构建包含关节间耦合作用的连续体机器人静力学模型,分析不同预紧力、不同包角等参数对绳-轮传动系统力传递效率的影响规律,并基于改进的Capstan方程建立包含绳索弯曲刚度及非线性摩擦的力传递模型,提出一种基于力传递模型的驱动误差补偿方法,通过运动实验对所建模型及控制方法进行验证。结果表明,补偿前后连续体机器人运动控制精度得到明显提高,平均位置误差由补偿前5.94 mm降低至补偿后3.15 mm,补偿率达46.97%。

关键词：连续体机器人静力学绳索传动驱动补偿运动耦合

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绿水的多角度评估及其在碧流河上游地区的应用

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资源科学 2009年第3期31卷 420-428页

作者：吴洪涛武春友郝芳华金英学大连理工大学管理学院大连116023 北京师范大学环境学院北京100875 大连市碧流河水库管理局大连116221

综述了现有的绿水评估研究状况,并针对现有绿水研究中缺乏小尺度评估方法等问题,使用SWAT水文模型在小尺度建立了多角度评估绿水(包括绿水量的静态估算、绿水的时空分布估算和气候变化条件下的绿水估算)的方法。以碧流河上游地区为例,... 详细信息

综述了现有的绿水评估研究状况,并针对现有绿水研究中缺乏小尺度评估方法等问题,使用SWAT水文模型在小尺度建立了多角度评估绿水(包括绿水量的静态估算、绿水的时空分布估算和气候变化条件下的绿水估算)的方法。以碧流河上游地区为例,用此方法估算了绿水量,研究了绿水时空分布规律以及气候变化条件下绿水的响应情况。研究结果表明:①在研究区,绿水是水资源的最大组成部分,在绿水成分中绿水流是主要部分;②从时间角度看,全年中除了8月,绿水占优;③从空间角度看,绿水主要集中在主河道附近地区;④不同气候变化情景下,绿水流量变化差异显著。基于SWAT水文模型模拟建立的绿水多角度评估方法,是引入绿水概念后进行小尺度绿水评估研究的切实可行的办法,值得在中国推广使用。

关键词：绿水水资源评估水资源 SWAT模型流域碧流河

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我国区域纵向型医联体发展现状及政策建议

中华医院管理杂志 2017年第8期33卷 561-564页

作者：吴洪涛黄长久苏州大学附属第一医院 215006

通过对我国区域纵向型医联体模式发展现状的分析，提出现有行政管理体制及财政投入机制、基层医疗机构信任危机、信息平台发展滞后、医保支付方式单一等因素，极大阻碍了医联体实效的发挥。建议从政府层面做好顶层设计，构建布局合理、... 详细信息

通过对我国区域纵向型医联体模式发展现状的分析，提出现有行政管理体制及财政投入机制、基层医疗机构信任危机、信息平台发展滞后、医保支付方式单一等因素，极大阻碍了医联体实效的发挥。建议从政府层面做好顶层设计，构建布局合理、分工合作的纵向整合医疗服务体系；建立法人法理结构，加大财政补偿力度；改革医保支付制度，实现医联体利益整合；明确三级医院责任，构建责任共同体，完善信息共享平台等，以促进我国医联体的健康发展。

关键词：区域纵向型医联体分级诊疗发展现状政策建议

基于PEM-ABC算法的小型无人直升机系统辨识

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农业机械学报 2016年第1期47卷 8-14页

作者：丁力吴洪涛姚裕申浩宇李晓芳南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

针对小型无人直升机在悬停状态下飞行动力学模型的系统辨识问题,提出了一种基于预测误差法与人工蜂群算法(PEM-ABC)结合的辨识算法。该算法将系统辨识问题转化为优化问题,用PEM算法确定搜索空间的范围;雇佣蜂搜索阶段采用改进的自适应... 详细信息

针对小型无人直升机在悬停状态下飞行动力学模型的系统辨识问题,提出了一种基于预测误差法与人工蜂群算法(PEM-ABC)结合的辨识算法。该算法将系统辨识问题转化为优化问题,用PEM算法确定搜索空间的范围;雇佣蜂搜索阶段采用改进的自适应搜索策略加快收敛速度;跟随蜂搜索阶段引入一种新的概率选择方式保证种群多样性;侦察蜂搜索阶段利用混沌算子来提高全局搜索能力。通过机载设备采集到的飞行实验数据,对辨识获得的模型进行了分析与验证。结果表明:采用该辨识方法,估计出了无人直升机动力学模型的未知参数,与PEM算法和传统人工蜂群算法相比,所提算法的辨识精度更高,具有重要的工程使用价值。

关键词：小型无人直升机系统辨识预测误差法人工蜂群算法

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压电微定位系统自适应鲁棒有限时间跟踪控制

农业机械学报 2018年第8期49卷 403-410页

作者：康升征吴洪涛杨小龙李耀程世利南京航空航天大学机电学院南京210016 盐城工学院汽车工程学院盐城224000

针对压电微定位系统中存在外界扰动、迟滞等时变不确定、非线性因素影响其定位精度的问题,提出了一种基于函数逼近的自适应鲁棒有限时间控制策略。通过引入具有连续、非奇异,且有限时间收敛特性的终端滑模面,设计了满足压电微定位系统... 详细信息

针对压电微定位系统中存在外界扰动、迟滞等时变不确定、非线性因素影响其定位精度的问题,提出了一种基于函数逼近的自适应鲁棒有限时间控制策略。通过引入具有连续、非奇异,且有限时间收敛特性的终端滑模面,设计了满足压电微定位系统的轨迹跟踪控制律。为了克服该控制器依赖于系统不确定量的边界信息,采用傅里叶级数进行动态逼近,并针对其逼近误差,利用模糊逻辑系统实现在线补偿。最后,应用Lyapunov函数获得傅里叶系数及模糊调节参数的自适应律,并证明了该控制器的有限时间稳定性。仿真分析与实验结果验证了控制策略的鲁棒性与有效性。

关键词：压电微定位系统自适应控制终端滑模模糊逻辑系统函数逼近

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移位算子及其对多体系统结构的描述

南京航空航天大学学报 2008年第5期40卷 687-691页

作者：刘云平吴洪涛方喜峰姚裕南京航空航天大学机电学院南京210016

以Newton-Euler定律为基础,通过运用旋量方法分析多体系统,描述了空间算子代数理论体系中的核心算子——移位算子的基本定义和多体系统的拓扑结构,深入研究了其用于计算的步骤,实现了多体系统结构描述与力学计算的一体化,消除了传统方... 详细信息

以Newton-Euler定律为基础,通过运用旋量方法分析多体系统,描述了空间算子代数理论体系中的核心算子——移位算子的基本定义和多体系统的拓扑结构,深入研究了其用于计算的步骤,实现了多体系统结构描述与力学计算的一体化,消除了传统方法的不必要的积分运算和交叉运算,计算量为O(N)。而传统方法是先通过关联矩阵、低序体阵列描述多体系统,尔后再把它们用于力学和运动量矩阵和列阵的计算过程,导致了加法和乘法计算以及与零运算次数(虚运算)的增加,其结果是计算量为O(N3)。移位算子描述形式简洁、物理意义明确、编程效率高和直观等特征,方便计算机程序实现,为高效率、高精度建模以及实时控制奠定了基础。

关键词：旋量空间算子代数递推移位算子拓扑结构