作者:金国光; 张旭阳; 李博 期刊:《天津工业大学学报》 2019年第05期
为全面分析机构参数对运动学特性的影响,首先利用对偶四元数法建立空间四连杆的运动学模型,根据运动学结果推导空间连杆输出摆角幅度和机构夹角θ之间的关系,并用几何法对其进行验证;根据运动学模型只含2个机构参数的特点,结合工艺要求,用Matlab绘制三维图,研究机构参数对引纬机构整体运动输出的影响。结果表明:空间连杆输出摆角幅度是机构夹角θ的2倍;夹角θ和引纬机构的剑头行程为线性关系;改变机构夹角θ和β使整体加速度减小的同时...
作者:杨文娟; 马宏伟; 张旭辉 期刊:《煤炭学报》 2018年第S2期
针对悬臂式掘进机截割头姿态检测难题,提出一种利用视觉传感器识别红外标靶特征的截割头姿态测量方法,并构建了测量系统。该系统以掘进机截割部所安装标识板上的红外LED作为信息来源,通过对红外LED特征点成像特征的分析,建立掘进机截割头姿态空间解算模型。通过防爆工业相机采集布置于掘进机截割部标识板的红外LED特征点图像,利用高斯曲面拟合算法对特征点进行中心定位;采用P4P方法对特征点的空间三维坐标进行求解;并且建立了基于...
作者:李明峰; 陆海芳; 赵湘玉 期刊:《测绘通报》 2019年第09期
针对点云特征点含有粗差的问题,提出了基于对偶四元数的稳健点云配准方法。遵循加权最小二乘原则构建了基于对偶四元数的稳健点云配准模型,运用拉格朗日乘数法推导了旋转矩阵和平移向量求解公式,研究了新权计算与坐标转换迭代步骤。实例证明,该方法能够有效识别并剔除粗差,提高点云配准精度。
作者:郝宇星; 申麟; 李扬 期刊:《导弹与航天运载技术》 2019年第01期
空间失效航天器与空间碎片与正常运行的航天器发生碰撞会产生严重的后果,其不能提供自身的姿轨信息,可能会有翻滚等复杂运动状态,使空间操作的安全性受到威胁。以空间翻滚目标为研究对象,由相关任务带来的目标识别以及运动估计问题,引入了位姿耦合建模方法,推导了空间翻滚目标位姿耦合形式的对偶牛顿-欧拉方程,对翻滚目标的耦合性、运动特征进行分析,并以在轨翻滚目标为例仿真归纳了各类翻滚目标的主要运动形式。根据分析,空间翻滚...
作者:唐永兴; 朱战霞 期刊:《西北工业大学学报》 2019年第04期
为更好满足未来高精度任务要求,以由无接触的有效载荷模块(payload module,PM)和支持模块(support module,SM)组成的DFP(disturbance-free payload)航天器为对象,开展两模块间的相对运动动力学建模与控制研究和系统隔振性能验证。首先通过简化构型、梳理受力情况,重点推导了两模块所受力和力矩表达式;其次考虑耦合效应,利用对偶四元数建立了模型精度更高且形式简洁统一的DFP航天器两模块间的相对运动动力学方程;在此基础上设计PD控...
作者:李贵珍; 李杰; 刘俊; 陈伟; 陈箫 期刊:《现代防御技术》 2013年第01期
介绍了捷联惯导算法中的螺旋矢量算法,推导了螺旋矢量与姿态位置对偶四元数的数学关系,并在此基础上进一步推导证明了螺旋矢量微分方程。结果表明,螺旋矢量微分方程与旋转矢量微分方程具有形式上的一致性。
作者:闵艳玲; 熊智; 邢丽; 刘建业; 殷德全 期刊:《兵工学报》 2018年第02期
传统惯性/卫星/天文组合导航系统联邦滤波中主滤波器和子滤波器状态量保持一致,而天文姿态信息仅对部分状态具有可观测性。常用的惯性/天文组合模式需将高精度的天文姿态信息进行坐标转换,从而降低组合导航精度。针对上述问题,提出了一种基于对偶四元数的惯性/卫星/天文组合导航系统改进联邦滤波方法,通过可观测性分析对子滤波器进行降维,能在保证导航精度的同时提高系统实时性。基于对偶四元数的降维惯性/天文组合方法可直接利用...
作者:孟福军; 岳胜如; 胡雪菲 期刊:《煤矿机械》 2018年第03期
将对偶四元数应用得到矿井智能体相对导航中,构建了矿井智能体相对位姿模型,然后,基于被动矿井智能体的线特征建立了视觉测量模型,最后,为了得到更高精度的相对位置和姿态信息,应用EKF算法实现对矿井智能体相对位置和姿态的估计。仿真结果表明:算法能够提供较为精确的相对位姿信息,验证了算法的可行性。
作者:葛为民; 宇旭东; 王肖锋; 邢恩宏 期刊:《机械传动》 2018年第07期
为了简化机械臂运动学表达形式,提高机械臂运动响应速度,提出了一种基于对偶四元数的正逆运动学建模方法。首先,利用对偶四元数建立机器臂正运动学的普适性方程,大大减少了正运动学的计算时间。其次,针对机械臂关节变量求解组合的问题,对现有的子问题进行描述并分成单轴和双轴两类子问题,该分类方法囊括了现有子问题分类,有利于关节变量分组求解。最后,以一个6R串联机械臂为例,进行了基于对偶四元数的正逆运动学建模及仿真分析。结...
作者:徐永红; 张少伟; 景军; 赵勇; 候飞翔 期刊:《生物医学工程学》 2018年第01期
本文提出了一种基于对偶四元数配准的蛋白质局部螺旋结构参数拟合(DQRFit)方法。该方法首先提取蛋白质结构数据中各残基的C、N原子坐标,然后用滑动窗口分别构造各段的待配准数据和参考数据。接着以配准前后数据点的距离平方和最小为寻优目标,利用对偶四元数配准算法求解出最优的旋转矩阵和平移向量并计算出该段二级结构的螺旋参数:每周残基数(τ)、螺旋半径(ρ)和螺距(p)。本文通过对偶四元数配准可实现τ、ρ、p三个螺旋参数...
作者:邢丽; 熊智; 刘建业; 杭义军 期刊:《兵工学报》 2017年第07期
为提高高动态环境下的对偶四元数捷联惯性导航算法解算精度,将梯形数字积分算法应用于圆锥和划船误差补偿算法中,改进了姿态和速度解算算法,提高了对偶四元数捷联惯性导航算法的解算精度。在单个采样周期内,利用前一时刻采集的陀螺角速率信号和当前时刻采集的陀螺角速率信号,通过梯形积分方式计算角增量进行圆锥误差补偿;利用前一时刻采集的加速度计信号和当前时刻的加速度计信号,通过梯形积分方式计算速度增量并结合同一时刻的角...
作者:王刚; 刘晓平; 高远; 韩松 期刊:《北京邮电大学学报》 2017年第01期
针对离线编程系统中机器人在世界坐标系下的位姿描述问题,提出一种利用对偶四元数精确标定机器人基坐标系的方法.首先在利用指数积公式建立机器人正运动学模型的基础上,推导了基于单位对偶四元数表示法的机器人基坐标系标定模型,该模型将世界坐标系与机器人基坐标系之间坐标转换的旋转与平移过程进行统一描述;其次,以对偶四元数的几何性质为约束条件,建立最小方差目标方程,引入拉格朗日乘子法求解最优的位姿变换矩阵;最后,对6自由...
作者:王辉; 朱道扬 期刊:《机床与液压》 2017年第05期
六自由度平台作为飞行模拟器重要的载体,上下平台的坐标变换至关重要。研究对偶四元数在六自由度运动平台的应用,给出对偶四元数在坐标系转换的换算参数,并在MATLAB/SIMULINK中对六自由度运动平台的反解和经典洗出算法进行了仿真验证,证明对偶四元数在六自由度运动平台具有很好的准确性和可靠性,拓展了六自由度平台坐标变换矩阵的选择范围。
作者:王恒升; 陈伟锋; 王思远 期刊:《中国机械工程》 2016年第13期
根据隧道炮孔设计,进行孔序规划,是对凿岩机械臂进行自动控制所需要解决的一个问题。针对这一问题,以机械臂末端杆件的螺旋运动来定义其运动轨迹,用螺旋运动轨迹的曲线长度来定义机械臂将末端执行器从一个孔位运送到另一个孔位所付出的代价,以此代价为基础建立目标函数,用蚁群算法进行问题求解,得到机械臂运动的孔序规划。利用对偶四元数法推导了机械臂末端杆件螺旋运动参数的计算公式。仿真验证了轨迹求解算法,得到的轨迹平滑、连...
作者:杨一岱; 荆武兴; 张召 期刊:《宇航学报》 2016年第08期
为解决复杂的挠性航天器的姿轨控制问题,对于挠性航天器的姿轨耦合动力学建模与控制展开研究。基于对偶四元数原理,推导给出一套挠性航天器的姿轨一体化动力学模型。此种模型能够紧凑描述航天器的轨道和姿态,且能够自动引入航天器平动、转动与挠性附件振动三者之间的关联耦合作用。基于此模型设计了一种自适应位置姿态跟踪控制器,该控制器能够在航天器质量特性参数未知的情况下,对其位置和姿态进行轨迹跟踪控制,并使位置和姿态误差...
作者:谭骏祥; 李少达; 杨容浩 期刊:《大地测量与地球动力学》 2014年第01期
针对七参数模型非迭代解法比较稳健,但精度较低;迭代解法精度较高,但收敛性易受初始值的影响,提出一种联合估计七参数的方法。该方法解决了传统方法不适用于大旋转角的难题,具有收敛速度快,求解精度高等特点,因不需要迭代初始值而能应用于任意角度转换的七参数空间直角坐标转换模型。并通过实测算例验证了该方法的正确性与有效性。
作者:杨勇; 廖启征; 魏世民; 倪振松 期刊: 2009年第14期
本文介绍了对偶四元数的理论及其在串联机构中的建模方法,对空间PRRRRR机械手的位置反解进行了分析,通过对获得的四个位置约束方程构造Dixon结式,得到一个6×6的行列式等于零的矩阵,导出了一元16次方程,并使用数值算例验证了其全部根。此方法简洁明了,易于程序实现,为空间1P5R机械手的应用提供了新的理论基础。
作者:冯国虎 吴文启 期刊:《国防科技大学学报》 2012年第03期
提出一种适用于结构化道路的单目视觉/惯性组合导航定位算法。针对点特征匹配和连续多帧追踪受车速和相机视野制约的不足,提取道路上车道线的直线特征,引入对偶四元数描述直线特征。在基于对偶四元数的相对位姿估计算法的基础上,推导了图像特征增量与相机位姿增量的表达式。通过配准和时间同步,用惯导系统和相机分别解算的载体速度之差作为组合导航的观测量,建立kalman滤波修正组合导航系统的误差,包括相机测速标度因数误差。车载...
作者:马家瑨 朱战霞 期刊:《中国空间科学技术》 2014年第06期
针对航天器运动姿轨耦合性问题,对基于螺旋理论得到的航天器运动模型,定性地分析了姿轨耦合特性。采用参数分析法,从模型所包含的耦合项出发,逐次改变各个参数,进而推导出对应的耦合表达式。为了检验耦合性对控制效果的影响,设计了PD控制律并进行数值仿真。理论分析和仿真结果进一步证明,基于螺旋理论的航天器姿轨模型,其姿态和轨道运动之间是相互影响的,从控制角度而言,姿态运动对轨道运动影响相对更为严重,容易出现了...
作者:龚辉 江刚武 姜挺 龚志辉 期刊:《测绘科学技术学报》 2009年第06期
绝对定向在摄影测量学中具有重要的作用,惯用的迭代解法需要比较准确的迭代初值。在简要介绍对偶四元数的基础上,利用对偶四元数描述坐标系之间的旋转与平移,通过严格的数学推导得到了一种利用对偶四元数进行绝对定向的新算法。该算法将绝对定向问题转化为最优化问题进行求解,无需迭代,直接求解。实验结果表明:同惯用迭代解法进行比较,无需设置计算的初始参数,计算速度快,求解正确,且具有很好的适应性和稳定性。