圆弧样条函数及其在土壤工作部件测绘中的应用

在计算机辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM)中,常常需要对给出的型值点进行插值,拟合和光顺,样条函数是一种常用的数学方法。但是,一般绘图机或数控机床只有直线插补和圆弧插补功能,难于直接利用一般样条函数(如三次样条)拟合出的曲线进行绘图或     

内燃机配气凸轮型线拟合方法比较

通过分析实测的配气凸轮升程表,运用三次样条插值函数法和N次谐波函数逼近法,推导出升程函数的数学解析式。并运用这两种方法对4110Z型柴油机的配气凸轮型线进行了拟合,得到了升程、速度和加速度曲线。经过比较,认为N次谐波函数逼近法能够拟合出更理想的凸轮型线。     

土壤水扩散率的测定及数据处理

用水平土柱在室内测定水分扩散率D(θ),通常是用指数函数D=ae~(bθ)拟合实验数据。本文在测定黄河新淤土水分扩散率D(θ)时,分别用指数函数D=ae~(bθ)和样条插值函数D=f(θ)拟合实验数据,结果表明,样条插值函数能更好地逼近实验曲线。     

一般曲线轮廓的双圆弧逼近及数控加工的刀具半径补偿

对于具有一般曲线形状的平面零件的加工，可测量其有限个离散节点的坐标值，用三次样条拟合后再变换成数控机床可接收的加工格式。作者提出了适合于进行刀具半径补偿的三次样条的加工方法和对应算法。     

连杆类模具终锻型腔曲面几何形状描述

采用双三次均匀Ｂ样条曲面方法，研究了连杆类模具型腔曲面的几何形状，提出了一种改进的处理倒角圆弧曲面的方法，给出了一种解决三角域导矢边界条件的处理方法。研究结果表明，采用Ｂ样条曲面方法描述连杆类模具型腔这种复杂曲面几何形状是可行的。该方法简便，逼近程度好     

土壤质地转换中优选插值方法研究

采用分段三次Hermite插值方法、三次样条插值方法和分段线性插值方法进行土壤质地数学转换计算,通过比较分析得出:①插值函数因为各自所需满足的特定条件不同而具有不同的特性。如果插值函数特性与土壤级配累积曲线特性相符,误差较小;若插值函数特性与土壤级配累积曲线特性不相符,误差较大,易出现不合理现象。②在3种插值方法中,分段三次Hermite插值方法的误差最小,而且其特性与土壤级配累积曲线特性符合程度最高,所以分段三次Hermite插值方法最适合用于土壤质地转换插值计算。     

可视化编程技术在发动机外特性曲线绘制中的应用

通过对汽车发动机外特性的理论分析,在处理汽车发动机外特性曲线时,建立了一种适合处理发动机外特性曲线的三次样条函数拟合的数学模型,在C Builder可视化开发平台上,编制了汽车发动机外特性曲线绘制程序.利用三次样条函数插值法对实验数据进行拟合,实现了发动机外特性曲线绘制的自动化.     

平原湖区轴流泵流量计算方法与实例

从平原湖区大量的轴流泵流量计算的实际需要出发,力求计算公式简便、计算迅速、且便于微机运算,作者以数值逼近理论为依据,引入样条插值函数——现代函数逼近的一个十分活跃的分支〔其基本特征在于:它是由分片光滑函数通过一些关键点(样条结点)适当联接而成〕——对流量扬程曲线(一条无具体解析表达式的曲线)进行逼近,以求得其流量值。在泵型已定、转速 n 和叶片安装角β为定值的情况下,泵的流量扬程曲线亦随之定型。因此,采用样条函数逼近并恰当地选择扦值区间,这种计算流量的方法,效果是好的。     

基于周期性延伸的三次B样条闭曲线插值

针对闭曲线具有可周期性延伸的特点,提出了一种基于求解双列带阵线性方程组的三次B样条完全闭曲线插算法.通过节点向量和控制点在曲线闭合点两端的周期性延伸,使插值曲线在闭合点实现了理论上的完全封闭.针对曲线插值线性方程组中系数矩阵具有不完全带阵的特点,提出了一种双列带阵线性方程组求解算法.应用实例表明,算法性能稳定、效率高、可插值任意形状的复杂闭曲线,适于处理大数据量闭曲线插值运算.     

基于改进三次B样条曲线的奶牛点云缺失区域修复方法

奶牛三维点云包含的尺寸和体型等信息对奶牛体型评价、尺寸测量和健康评定等具有重要意义。在奶牛活动场和挤奶间栏杆通道获取奶牛点云时,由于栏杆遮挡导致获取的点云缺失区域较大,严重影响奶牛三维建模精度。为了修复缺失的大区域点云,提出一种基于三次B样条曲线的奶牛点云缺失区域修复方法。该方法先对Kinect v2传感器获取的奶牛点云进行预处理,去除周围环境背景,然后沿点云坐标系x轴方向对提取的奶牛点云进行切片投影处理,对每个切片点列中间距较大的相邻点进行补点,再用三次B样条曲线进行拟合。在试验分析补点操作中参数h和L较优取值的基础上,对45头荷斯坦奶牛共225帧点云进行修复试验。结果表明,所提方法比三次B样条方法修复得到的点云均匀性和逼近性能更好,平均帧逼近误差降低了26.7%,为大面积点云缺失修复提供了有效方法。     

田间土壤水分特征曲线的标定和Kriging估值研究

对田间同深度土壤水分特征曲线进行了标定，探讨了其标定系数的半方差特征,并对其标定系数进行了Kriging估值。研究表明，田间同深度不同点的土壤水分特征曲线存在显著的空间变异性, 通过确定不同点的标定系数可以将田间不同点的土壤水分特征曲线用一个统一的曲线来表达,同时田间同深度不同点的标定系数存在显著空间相关性,利用 Kriging估值方法可对其标定系数进行最优估值,用较少点的实测土壤水分特征曲线确定整个田块的土壤水分特征曲线的空间分布。     

拖拉机复杂曲面零部件数控加工刀位轨迹优化

拖拉机回转体曲面零件属于复杂的加工零件,在数控加工过程中由于编程的不同会导致加工工序和工艺等存在较大的差异,合理的刀位轨迹编程可以有效地提高数控机床的加工效率和加工精度。为此,将曲线拟合算法引入到了刀位轨迹优化过程中,并根据刀具加工步长和加工误差对刀位轨迹进行了密化插值优化,得到了加工精度较高的刀位算法。为了验证方案的可行性,对拖拉机犁耕装置的附加叶轮进行了结构分析,并成功提取了关键的曲面曲线型值点;然后,利用曲线拟合的方法得到了加工路线形状,对刀位轨迹坐标进行了提取,通过密化插值最后实现了刀位轨迹的优化。同时,利用UG软件生成了刀位轨迹,从而验证了刀位轨迹优化方案是可行的。     

水泵全特性曲线的预测及对数值分析的影响

为了准确评估泵系统水力过渡过程特性并实施合理有效水的锤防护的重要边界条件,基于水泵全特性曲线的Suter曲线表达形式,提出基于牛顿插值算法的水泵全特性曲线预测方法,进一步给出一种利用水泵基本特性曲线来修正水泵全特性曲线的数值变换方法.通过与常用的水泵全特性曲线预测拟合方法的比较,以及在泵站系统过渡过程计算中的应用分析,结果表明:基于牛顿插值算法的水泵全特性曲线预测方法应用方便,相比于常用的基于拉格朗日插值算法的曲线拟合方法,牛顿插值预测方法能灵活适应基础拟合数据的扩充,而且预测得到的水泵全特性Suter曲线是合理可靠的.经过水泵基本特性曲线修正后的Suter曲线,在提高泵系统水泵稳态计算工作点精度的同时,能较准确地反映水泵全工况的流量特性和能量特性,满足泵系统过渡过程计算分析的精度要求.     

应用于茶叶罐分拣的码垛机器人最优关节空间控制

针对茶叶罐分拣生产线的高效率运动控制,提出一种码垛机器人最优关节控制方法。首先,设计茶叶罐分拣码垛机器人生产线的三维模型,根据拉格朗日方程推导出机器人动力学模型,明确模型的输入输出关系。进而,利用萤火虫算法的寻优优势对码垛机器人进行运动学反解,并引入NUBRS曲线平滑处理经五阶多项式插补的轨迹。最后,设计快速连续非奇异终端滑模控制器来实现关节空间内的高精度轨迹跟踪控制。研究结果表明:与滑模控制和反步法控制相比,本文控制器具有更高的控制性能;萤火虫算法能在0.37 s内求解机器人反向运动学,结合五阶多项式插补法与NUBRS曲线能获得光滑柔顺的参考关节轨迹;本文控制器能有效抑制集总干扰力矩影响,保证机器人关节空间内轨迹跟踪精度。     

顶置凸轮轴气门机构的分析与综合

以顶置凸轮轴（摇臂驱动气门）气门机构为研究对象,通过对升程曲线进行“预光顺”和“精光顺”,进行了运动学和动力学计算,并开发出相应的软件,为顶置凸轮轴气门机构的设计提供依据。运动学计算是在已知凸轮对平底移动式从动件的运动规律的条件下,计算出气门的位移,并采用三次样条插值法计算出其速度及加速度;动力学计算是把机构简化成单自由度模型,在考虑气门间隙及传动机构变形的影响下,采用龙格－库塔法计算出气门的实际运动规律。     

水轮机综合特性的可视化建模

提出了一种处理水轮机综合特性曲线的三维曲面可视化建模方法。作为算例，建立了某水电站混流式水轮机模型综合特性曲线的可视化三维图形, 并运用等值线法还原为等效率线与模型综合特性曲线进行对比。结果表明，运用该方法生成的数据误差小、精度满足工程要求。该方法简单易行,物理意义明确直观,特别适用于水轮机选型设计及水力机组水力过渡过程计算。     

基于发动机特性建模的研究

发动机外特性和万有特性是研究汽车动力性的基础，选择合适的方法进行发动机数学建模，是研究汽车动力性和燃油经济性的关键。发动机数学建模采用了曲线拟合及曲线拟合和线性插值相结合的方法，并根据某发动机的实验数据，进行了实验验证。     

连接大米籽粒图像的自动分割算法研究

分析了单个大米籽粒和连接大米籽粒的轮廓特征,提出了一种基于曲率的分割算法。该算法能够有效地反映边界点尖锐程度的曲率及其方向,根据曲率大小和曲率方向能准确判别图像中大米籽粒是否接触并快速找到分割点。用最短距离配对法对3种接触的大米籽粒进行分割。算法对判别籽粒是否接触的准确率达99%以上,对接触籽粒的准确分割率达95%以上。