基于KPCA和数据处理组合方法神经网络的半球谐振陀螺温度建模补偿方法

1

作者 张晨 汪立新 孔祥玉 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1336-1345,共10页

针对半球谐振陀螺(HRG)的温度建模与补偿问题,提出基于核主成分分析(KPCA)和数据处理组合方法(GMDH)神经网络的建模补偿方法.通过分析HRG的温度特性和大数据特征,初步确定网络模型的特征向量.为了去除HRG输出数据的相关性和冗余性,引入K... 针对半球谐振陀螺(HRG)的温度建模与补偿问题,提出基于核主成分分析(KPCA)和数据处理组合方法(GMDH)神经网络的建模补偿方法.通过分析HRG的温度特性和大数据特征,初步确定网络模型的特征向量.为了去除HRG输出数据的相关性和冗余性,引入KPCA并降低特征向量维度.将特征向量代入GMDH神经网络训练,区分训练集和验证集以确定网络权值和网络结构,实现HRG温度漂移的建模与补偿.实验结果表明,单一样本预测时,所提方法预测效果明显好于传统多项式模型;多样本预测时,在4种不同训练样本下,所提方法相比传统多项式模型精度分别提升了48.5%、54.0%、56.3%、68.4%,相比GMDH模型分别提升了3.6%、5.1%、3.8%、8.8%.所提方法能够有效提高HRG在变温工况下的测量精度. 展开更多

关键词 半球谐振陀螺(HRG) 核主成分分析(KPCA) 数据处理组合方法(GMDH) 温度建模与补偿 测量精度

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基于实时滑窗的HRG温度建模补偿与敏感性分析

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作者 李灿 李新三 +3 位作者 李栓柱 沈强 汪立新 吴宗收 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期674-682,共9页

为了分析半球谐振陀螺(HRG)的温度敏感特性、为陀螺改进加工提供参考和依据,提出了基于实时滑窗与多元回归模型结合的温度漂移补偿与分析方法。针对HRG内部温度不可测的难题,首先从理论上分析了温度的影响,而后采用实验给出了基于谐振... 为了分析半球谐振陀螺(HRG)的温度敏感特性、为陀螺改进加工提供参考和依据,提出了基于实时滑窗与多元回归模型结合的温度漂移补偿与分析方法。针对HRG内部温度不可测的难题,首先从理论上分析了温度的影响,而后采用实验给出了基于谐振频率的温度间接测量方法。针对HRG输出重复性差、难以从宏观角度建立统一补偿模型的难题,采用时间窗截取的方法从微观角度建立多元回归模型,并制定了基于实时滑窗的温度建模补偿流程。经实验验证,实时滑窗建模补偿后陀螺启动时间由140 min减小为5.5 min;零偏稳定性由补偿前的7.8×10^(-3)°/h减小为8.4×10^(-4)°/h,下降了约1个数量级;经温度敏感性分析,陀螺对温度平方项、温度与梯度耦合项的敏感度较大。实验结果表明所提的温度误差模型建模精度较高,温度敏感性分析结果可以为半球谐振陀螺的改进加工提供参考和依据。 展开更多

关键词 半球谐振陀螺 快速启动性 温度建模补偿 实时滑窗 多元回归模型

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微纳米三坐标测量机三轴垂直度误差测量及建模补偿 被引量：8

3

作者 李瑞君 李洁 +2 位作者 何亚雄 程真英 黄强先 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期452-456,共5页

垂直度误差是微纳米三坐标测量机的重要误差源之一,必须对其进行高精度测量并建立垂直度误差的补偿模型。采用基于光电位置敏感器件(PSD)的测量装置,先将三轴垂直度误差转化成相应方向的直线度误差再对其进行测量,并对微纳米三坐标测量... 垂直度误差是微纳米三坐标测量机的重要误差源之一,必须对其进行高精度测量并建立垂直度误差的补偿模型。采用基于光电位置敏感器件(PSD)的测量装置,先将三轴垂直度误差转化成相应方向的直线度误差再对其进行测量,并对微纳米三坐标测量机的垂直度误差进行建模和补偿。通过对0级标准量块厚度进行测量和垂直度误差补偿,量块X、Y方向厚度测量误差分别减小了11μm和4μm,验证了垂直度误差测量方法和补偿模型的有效性。 展开更多

关键词 计量学 微纳米三坐标测量机 垂直度误差 建模补偿

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肩部康复外骨骼单关节摩擦建模及补偿方法研究

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作者 赵云鹏 谢燕辉 +3 位作者 赵子军 王晓 赵磊 李坤 《机械设计与制造工程》 2024年第3期71-74,共4页

针对肩部康复外骨骼关节转动时摩擦力大、反向驱动困难的问题,搭建了一个单关节实验平台,用于模拟肩部单关节的运动。为了较好反映运动中的摩擦力,采用Stribeck摩擦模型对单关节摩擦力进行建模,并通过最小二乘法拟合模型的未知参数,此... 针对肩部康复外骨骼关节转动时摩擦力大、反向驱动困难的问题,搭建了一个单关节实验平台,用于模拟肩部单关节的运动。为了较好反映运动中的摩擦力,采用Stribeck摩擦模型对单关节摩擦力进行建模,并通过最小二乘法拟合模型的未知参数,此外结合位置差和电流差的正负号确定摩擦力的方向。实验结果表明,采用Stribeck摩擦模型对摩擦力进行建模后,反向驱动力矩均值至少减少了80%,从而有效解决了肩部康复外骨骼单关节中阻力大、反向驱动困难的问题。 展开更多

关键词 肩部外骨骼 单关节实验平台 摩擦建模与补偿 反向驱动性能

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数控机床热补偿中温度变量的选择与建模 被引量：28

5

作者 沈金华 赵海涛 +1 位作者 张宏韬 杨建国 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期181-184,共4页

叙述了一种在机床热补偿过程中,利用多元统计分析中的聚类分析方法对温度变量进行初步筛选,然后利用逐步回归方法获得最优模型的方法.对一台车削加工中心温度测量的变量进行了选择,并且利用逐步回归方法得到了补偿模型.结果表明,这种建... 叙述了一种在机床热补偿过程中,利用多元统计分析中的聚类分析方法对温度变量进行初步筛选,然后利用逐步回归方法获得最优模型的方法.对一台车削加工中心温度测量的变量进行了选择,并且利用逐步回归方法得到了补偿模型.结果表明,这种建模方法,不但很好地避免了温度测点的相互影响,保证了模型精度,而且节省了工作量和成本. 展开更多

关键词 数控机床 热误差建模补偿 聚类分析 回归分析

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惯性平台系统石英加速度计温度建模补偿技术 被引量：3

6

作者 张金云 姜欢 +2 位作者 赵军虎 刘凯 王汀 《导航与控制》 2021年第3期66-73,共8页

惯性平台系统中的石英加速度计输出随温度变化显著,其温度漂移特性会影响惯性平台系统自对准的精度水平。为实现惯性平台系统在内部温度场变化时的快速高精度自对准,开展了惯性平台系统石英加速度计温度建模补偿技术研究。惯性平台系统... 惯性平台系统中的石英加速度计输出随温度变化显著,其温度漂移特性会影响惯性平台系统自对准的精度水平。为实现惯性平台系统在内部温度场变化时的快速高精度自对准,开展了惯性平台系统石英加速度计温度建模补偿技术研究。惯性平台系统上电后内部温度场变化显著,而石英加速度计作为关键惯性仪表,其温度漂移直接影响惯性平台系统的自对准精度。针对石英加速度计温度漂移特性进行温度建模补偿,通过多项式样条函数回归方法辨识出石英加速度计温度模型参数,温度补偿后在惯性平台通电升温过程中进行自对准验证。验证结果表明,对惯性平台系统石英加速度计进行温度建模补偿,可以满足惯性平台系统在最短通电时间内完成高精度自对准的使用要求。 展开更多

关键词 惯性平台 石英加速度计 温度建模补偿 多项式样条函数回归

原文传递

基于未建模动态补偿的非线性自适应切换控制方法 被引量：21

7

作者 柴天佑 张亚军 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期773-786,共14页

针对一类不确定的离散时间零动态不稳定的单输入-单输出(Single-input single-output,SISO)非线性系统,提出了一种基于未建模动态补偿的非线性控制器.采用自适应神经模糊推理系统(Adaptive-network-based fuzzy inference system,ANFIS... 针对一类不确定的离散时间零动态不稳定的单输入-单输出(Single-input single-output,SISO)非线性系统,提出了一种基于未建模动态补偿的非线性控制器.采用自适应神经模糊推理系统(Adaptive-network-based fuzzy inference system,ANFIS)和一一映射相结合的方法估计未建模动态.在此基础上,提出了由线性自适应控制器、非线性自适应控制器以及切换机制组成的自适应切换控制方法.该方法通过对上述两种控制器的切换,保证闭环系统输入输出信号有界的同时,改善系统性能.本文将要求未建模动态全局有界的条件放宽为线性增长,建立了所提自适应控制方法的稳定性和收敛性分析.通过仿真比较和水箱的液位控制实验,验证了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 非线性系统 不稳定零动态 未建模动态补偿 自适应切换控制

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三维表面扫描机器人误差建模与补偿方法 被引量：5

8

作者 吴德烽 李爱国 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第13期61-67,共7页

对于三维表面扫描机器人系统,整个系统的测量误差主要来源于如下几个环节:机器人的本体定位误差、线结构光传感器的数据采集误差和手眼矩阵带来的误差。对于以上环节的各个部分,可以看成是局部过程。不论各个环节或部分的误差为多大,最... 对于三维表面扫描机器人系统,整个系统的测量误差主要来源于如下几个环节:机器人的本体定位误差、线结构光传感器的数据采集误差和手眼矩阵带来的误差。对于以上环节的各个部分,可以看成是局部过程。不论各个环节或部分的误差为多大,最后的误差均归结于所得到的测量数据。然而,整个系统的误差模型很难通过解析方法得到。为了提高系统的测量精度,通过微粒群径向基神经网络建立系统的误差模型,网络的输入选择激光条纹图像坐标系中的坐标,输出选择为经过迭代最近点算法配准后的最近点与测量点之间的误差。利用微粒群算法优化初始所得的神经元中心和宽度,在相同网络性能的前提下,压缩了网络的规模。在测量过程中利用所建立的误差网络模型将测量误差得以补偿,通过实际的试验验证该方法提高系统测量精度的有效性。 展开更多

关键词 三维表面扫描 机器人 误差建模与补偿 微粒群径向基神经网络

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数控机床定位误差全温度综合建模及实时补偿 被引量：2

9

作者 朱小龙 杨建国 代贵松 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第5期83-86,共4页

提出一种数控机床定位误差的全温度综合建模方法。通过测量获得加工中心定位误差,采用多项式拟合和纵向建模法建立了加工中心在不同温度状态下定位误差的综合预测模型。利用FANUC数控系统的外部原点偏移功能,对一台加工中心进行实时误... 提出一种数控机床定位误差的全温度综合建模方法。通过测量获得加工中心定位误差,采用多项式拟合和纵向建模法建立了加工中心在不同温度状态下定位误差的综合预测模型。利用FANUC数控系统的外部原点偏移功能,对一台加工中心进行实时误差补偿实验验证。实验结果表明,应用此误差建模方法及补偿功能,在常温和温升状态下,加工中心在三个方向的定位误差与补偿前相比都下降90%左右,大幅提高了加工中心在变温状态下的定位精度。 展开更多

关键词 加工中心 定位误差 误差建模与补偿

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谐波齿轮传动的传动误差建模与补偿 被引量：1

10

作者 李平 李静宇 《机械工程与自动化》 2022年第4期12-16,共5页

针对谐波传动齿轮的角传动误差和静态定位误差很难实时精确测量和补偿的问题,建立了一种对谐波齿轮角传动误差及静态定位误差进行预测的数学模型,并探索了误差补偿的方法。在建模中,特别分析了微位移区域非线性弹性变形引起的角传动误差... 针对谐波传动齿轮的角传动误差和静态定位误差很难实时精确测量和补偿的问题,建立了一种对谐波齿轮角传动误差及静态定位误差进行预测的数学模型,并探索了误差补偿的方法。在建模中,特别分析了微位移区域非线性弹性变形引起的角传动误差,以及各种常规研究中讨论过的同步分量;并应用具有滞回属性的滚动摩擦建模框架对非线性弹性分量进行了数学建模,最终将所提出的传动误差模型作为一种前馈补偿应用于模拟谐波齿轮传动系统。研究结果表明,所提出的建模和补偿方法能有效预测和补偿谐波传动系统的角传动误差,同时使其稳态散射降低40%,大大提高了传动系统的静态定位精度。 展开更多

关键词 谐波齿轮 角传动误差建模与补偿 静态定位精度

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基于RBF神经网络的全姿态磁航向误差建模与补偿 被引量：4

11

作者 焦飞 赵忠 王璐 《测控技术》 CSCD 2007年第10期85-87,共3页

对磁罗盘系统误差和目前多数文献所提出的全姿态磁航向误差补偿方法的不足进行了分析。针对具有一定俯仰角或横滚角的磁罗盘系统磁航向误差建模和补偿问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的修正方法,并与BP神经网络方法进行了比较... 对磁罗盘系统误差和目前多数文献所提出的全姿态磁航向误差补偿方法的不足进行了分析。针对具有一定俯仰角或横滚角的磁罗盘系统磁航向误差建模和补偿问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的修正方法,并与BP神经网络方法进行了比较。在分析算法原理的基础上进行了实验仿真,结果表明:采用RBF神经网络在明显提高网络收敛速度的基础上,大大减小了全姿态磁航向误差,校正效果优于BP神经网络。 展开更多

关键词 RBF神经网络 磁航向误差 全姿态 建模与补偿

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基于迁移学习的异工况下机床热误差建模方法 被引量：3

12

作者 魏新园 王杲 +2 位作者 周京欢 潘巧生 钱牧云 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期44-52,共9页

机床热误差预测模型在不同工况下难以保持高预测精度是导致热误差实际补偿效果差的重要原因,对此本文提出一种基于迁移学习的异工况下机床热误差建模方法。首先利用核均值匹配算法获取不同工况下机床温度数据间的迁移权重,从而提出基于... 机床热误差预测模型在不同工况下难以保持高预测精度是导致热误差实际补偿效果差的重要原因,对此本文提出一种基于迁移学习的异工况下机床热误差建模方法。首先利用核均值匹配算法获取不同工况下机床温度数据间的迁移权重,从而提出基于迁移学习的热误差建模方法;对不同工况下热误差数据进行差异显著性检验,并利用本文所提方法建立热误差预测模型,分析建模效果;然后比对分析本文所提建模方法与常用建模方法的实际预测效果,最后进行补偿验证实验以证明本文所提方法的有效性。结果表明,本文所提基于迁移学习的建模方法能够有效提升建模效果,其中迁移学习结合LASSO算法针对不同工况下热误差数据的预测精度和稳健性分别达到3.73和1.14μm,补偿后机床X/Y/Z 3个方向热误差分别保持在-2.3~3.1μm、-3.4~3.9μm和-3.3~4.6μm范围内。 展开更多

关键词 机床热误差 迁移学习 建模与补偿 异工况 预测效果

原文传递

太阳能跟踪支架建模及误差分析补偿研究 被引量：3

13

作者 王士莹 郭丽敏 +1 位作者 王智勇 张学 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第6期1153-1156,共4页

介绍太阳能跟踪支架的结构组成和控制方法。针对目前高倍聚光太阳能跟踪支架单用时控的方法跟踪精度不够的问题,提出用机器人运动的分析方法来分析支架运动的新思路。通过D-H方法建立运动学无安装误差模型及带安装误差模型,据此分析支... 介绍太阳能跟踪支架的结构组成和控制方法。针对目前高倍聚光太阳能跟踪支架单用时控的方法跟踪精度不够的问题,提出用机器人运动的分析方法来分析支架运动的新思路。通过D-H方法建立运动学无安装误差模型及带安装误差模型,据此分析支架跟踪过程中误差产生的原因和安装误差对支架跟踪产生的影响。进行逆运动学求解并提出补偿方法,最后通过实例验证了该思路的正确性。 展开更多

关键词 双轴跟踪支架 时控跟踪精度 机器人D—H法建模:误差补偿

原文传递

虚拟未建模动态补偿驱动的双率自适应控制 被引量：9

14

作者 杨天皓 李健 +2 位作者 贾瑶 刘腾飞 柴天佑 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期299-310,共12页

工业换热过程是蒸汽与循环水在换热器中进行热交换,使供水温度达到工艺规定的目标范围内的复杂工业过程.由于存在蒸汽压力、回水流量波动以及换热器内管壁结垢的扰动,导致被控对象模型参数发生未知随机的大范围变化,使控制器积分作用失... 工业换热过程是蒸汽与循环水在换热器中进行热交换,使供水温度达到工艺规定的目标范围内的复杂工业过程.由于存在蒸汽压力、回水流量波动以及换热器内管壁结垢的扰动,导致被控对象模型参数发生未知随机的大范围变化,使控制器积分作用失效,造成内环蒸汽流量和外环供水温度波动,相互影响,甚至谐振.针对上述问题,利用工业换热过程运行在工作点附近的特点,用确定性低阶线性模型和虚拟未建模动态来描述被控过程.将自适应信号法与双率控制技术相结合,提出了以蒸汽流量为内环输出、以供水温度为外环输出的双率自适应控制器,并给出了该控制器的稳定性和收敛性分析.本文将工业换热过程机理模型作为被控对象,进行了半实物仿真.结果表明,对于工业换热过程,在模型参数大范围变化时,本文提出的控制方法可以将供水温度控制在工艺要求的目标范围内. 展开更多

关键词 虚拟未建模动态补偿 工业换热过程 区间控制 PI控制

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惯组中光纤陀螺温度漂移的二维插值建模研究 被引量：1

15

作者 白子杰 蔡春龙 牟玉涛 《导航定位与授时》 2020年第3期15-22,共8页

光纤陀螺对温度较为敏感,输出受温度及温度变化率影响严重,在实际工作中需要对温度漂移误差进行建模补偿。传统多项式拟合方法如最小二乘法,无法很好地满足精度要求。因此,首先对光纤陀螺工作原理与温度漂移误差产生原理进行分析,得出... 光纤陀螺对温度较为敏感,输出受温度及温度变化率影响严重,在实际工作中需要对温度漂移误差进行建模补偿。传统多项式拟合方法如最小二乘法,无法很好地满足精度要求。因此,首先对光纤陀螺工作原理与温度漂移误差产生原理进行分析,得出光纤陀螺温度漂移误差特性。利用传统多项式模型对不同温度下启动的光纤陀螺进行建模补偿,得到补偿后的精度并不理想。利用新的二维插值模型对上述试验重新进行建模补偿,结果表明二维插值模型明显优于多项式模型,光纤陀螺的零偏稳定性由补偿前的0.0153(°)/h提高到0.0051(°)/h,有利于工程上应用。 展开更多

关键词 光纤陀螺 温度漂移误差 二维插值模型 建模补偿

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超精密微小型车铣复合加工机床的空间误差建模与灵敏度分析 被引量：5

16

作者 郑中鹏 金鑫 +3 位作者 郭嘉靖 高瑞麟 井浩 李二波 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第6期5-10,共6页

微小型车铣复合加工机床可实现一次装夹完成大部分零件加工工序,是微小型复杂结构件加工必不可少的数控设备,作为精密加工数控设备,其自身的空间几何误差直接影响零件的加工精度。以北京理工大学自主研发的超精密微小型车铣复合加工机床... 微小型车铣复合加工机床可实现一次装夹完成大部分零件加工工序,是微小型复杂结构件加工必不可少的数控设备,作为精密加工数控设备,其自身的空间几何误差直接影响零件的加工精度。以北京理工大学自主研发的超精密微小型车铣复合加工机床CXKG25-I为研究对象,首先开展超精密车铣复合机床空间几何误差元素分析,获得机床的57项空间几何误差,并基于多体系统理论方法建立超精密车铣复合加工机床的空间几何误差模型。然后开展了空间几何误差因素的灵敏度分析,并揭示了影响机床加工误差的关键敏感因素,其分析结果指导和优化超精密车铣复合加工机床结构设计与制造。 展开更多

关键词 七轴五联动 灵敏度分析 误差建模与补偿 车铣复合加工 超精密加工

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捷联惯导系统中光纤陀螺温漂补偿研究 被引量：2

17

作者 任春华 潘英俊 解启瞻 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第4期472-475,共4页

针对捷联惯导系统中光纤陀螺零偏在快速启动和不同温度条件下漂移较大的问题,从理论和大量试验上研究了其静态时、温漂特性,建立了影响导航系统姿态精度的温度漂移误差补偿的数学模型,并给出了模型参数。试验结果表明,该光纤陀螺零偏的... 针对捷联惯导系统中光纤陀螺零偏在快速启动和不同温度条件下漂移较大的问题,从理论和大量试验上研究了其静态时、温漂特性,建立了影响导航系统姿态精度的温度漂移误差补偿的数学模型,并给出了模型参数。试验结果表明,该光纤陀螺零偏的温度输出特性具有较好的重复性,补偿后其在全温工作范围内的航向和姿态保持精度达到0.5(°)/300 s,较补偿前提高了60%以上,并将准备时间由原来的3 min缩短到10 s内,满足某型弹载系统要求。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 光纤陀螺 温度漂移 建模补偿

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一种低成本陀螺仪信号温漂补偿方法的研究 被引量：3

18

作者 季凯源 熊天武 《舰船电子对抗》 2019年第4期97-99,共3页

在高动态、恶劣温度环境下,微机电系统(MEMS)陀螺仪受温度变化的影响巨大。通过理论推导研究陀螺仪温度漂移的影响,并设计试验进行验证。根据试验结果建立温漂补偿模型,对陀螺仪温漂进行补偿,能够有效地改善陀螺仪测量精度。

关键词 MEMS陀螺仪 温度漂移 建模补偿

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谐波齿轮传动误差的补偿控制 被引量：5

19

作者 黄海涛 王湘江 《现代机械》 2013年第5期4-8,共5页

由于谐波系统中存在传动误差,结果会使机构无法准确执行预定的传动。为了对谐波齿轮系统的传动误差进行补偿,本文首先对谐波齿轮传动系统进行分析,综合考虑谐波齿轮啮合摩擦、扭转刚度、侧隙、传动误差等多种非线性因素,根据谐波齿轮传... 由于谐波系统中存在传动误差,结果会使机构无法准确执行预定的传动。为了对谐波齿轮系统的传动误差进行补偿,本文首先对谐波齿轮传动系统进行分析,综合考虑谐波齿轮啮合摩擦、扭转刚度、侧隙、传动误差等多种非线性因素,根据谐波齿轮传动系统的力学模型,建立系统非线性动力学微分方程。采用PID控制器对系统进行控制,为补偿误差根据传递函数建立了控制系统方框图。最后通过比较PID控制前后的仿真误差,证明了PID控制对误差补偿的有效性。 展开更多

关键词 谐波传动误差 建模控制补偿

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控制回路中的阀门迟滞补偿方法

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作者 付青林 《中国新技术新产品》 2013年第4期125-125,共1页

阀门的迟滞现象是一种经常出现的问题,其会造成回路产生震荡从而使得产品的质量受到影响而下降,还会损失大量的能量。在目前的技术情况下一般采用的是Knocker迟滞补偿法或者是减弱控制器积分或者是去除控制器积分法。但是迟滞补偿的办... 阀门的迟滞现象是一种经常出现的问题,其会造成回路产生震荡从而使得产品的质量受到影响而下降,还会损失大量的能量。在目前的技术情况下一般采用的是Knocker迟滞补偿法或者是减弱控制器积分或者是去除控制器积分法。但是迟滞补偿的办法容易因为频繁的动作致使阀门磨损;而减弱以及去除法则会使得系统的稳态波动导致误差。二者相比之下,技术人员研发了一种改进版的迟滞补偿法,这种方式可以有效减少阀门动作次数从而使得阀门的寿命延长。 展开更多

关键词 阀门迟滞 补偿建模 控制网路PlO

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