摘要：针对扫地机器人行进中姿态控制难和无规划式清扫等问题,设计了一种以STM32F030R8T6微控制器为主控制器,以单轴陀螺仪GGPM01为姿态角检测传感器及以弓字形清扫方式为路径规划法的扫地机器人系统。因陀螺仪数据存在随机误差和噪声干扰,故采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和光电编码器数据进行融合,计算出机器人当前的偏航角最优估计值。再以最优偏航角和机器人速度为反馈量构成串级比例、积分、微分(PID)控制,实现机器人的直线行驶,最后采用弓字形算法实现路径规划。通过系统的仿真及软件测试,机器人以10.2~12.6 m/min的速度完成弓字形路径规划,最大角度偏移量为0.4°,验证了扫地机器人的功能特性及算法的有效性。

摘要：针对室内复杂环境下移动机器人单目标点导航问题,提出一种基于改进双向快速扩展随机树(RRTConnect)算法与改进动态窗口法(dynamic window approach,DWA)的单目标点导航算法。首先,结合人工势场法与RRT-Connect算法设计全局规划器,并引入范围限定函数及两棵双向RRT随机树进行扩展,优化采样和路径扩展过程,同时对全局规划器生成的路径进行平滑处理;然后,改进DWA中的评价函数,以目标点距离函数代替航向角函数以加快算法收敛并避免角度反复调整,同时实现机器人的高效动态避障;最后,以全局规划器的路径点为引导,对局部规划器进行融合以完成单目标点导航任务。研究结果表明:本文所提出的规划器能够实现机器人在复杂环境下的自主路径规划和避障;相比于其他方法,本文所提出的方法效率高,规划路径短。

摘要：为解决四旋翼飞行器姿态控制器存在的响应速度慢和鲁棒性差等问题,通过串级模糊PID控制算法来实现飞行姿态的稳定性。建立起四旋翼飞控系统的数学模型后,设计了外环角度P控制器和内环角速度模糊PID控制器。利用Matlab/Simulink通过阶跃信号输入对比仿真传统PID控制器和串级PID控制器、串级模糊PID控制器3种控制方法。仿真结果表明:串级模糊PID控制器使系统抗干扰性能提高,同时加快系统的响应性和准确性;飞行实验表明:串级模糊PID控制算法的鲁棒性好。可见改进后的算法对于四旋翼控制系统是有效的。

摘要：针对履带式机器人的电机控制及避障等功能,设计了一种以STM32微控制器为内核的自主履带式机器人。搭建其硬件平台后以超声波传感器模块来获得障碍标志物与机器人的间隔信息;因传统PID控制下的电机转速响应慢、容易出现积分饱和现象,提出多级积分分离PID算法实现转速控制,同时引入模糊控制算法来实现行进中的避障控制。基于Matlab/Simulink平台对机器人控制器进行算法仿真,仿真结果表明机器人能可靠地躲避障碍物,并改善了电机的控制性能;在地面实验中,验证了履带式机器人的直行和避障功能良好。

摘要：行人设施的服务水平受多种因素的影响,且行人对设施服务水平的感知存在差异.采用乘客对行人设施服务水平感知的研究方法以及"表明偏好"的调查理念,设计了基于乘客感知的城市轨道交通通道服务水平调查问卷,对北京市轨道交通站内通道的服务水平进行了调查,提出了适合北京市的轨道交通通道服务水平划分依据,并与美国HCM2000中提出的人行道服务水平划分标准进行了比较.调查结果表明,北京市轨道交通通道的服务水平划分依据的下限略低于美国HCM2000中制定的标准.在此基础上,分析了产生该调查结果的原因.该结果可为轨道交通通道的设计及评价提供参考.

摘要：针对给水管网水质变化引发的重金属释放、管网水变色以及潜在的健康风险等问题,利用静态模拟实验系统,研究了硫酸根(SO_(4)^(2-))、氯离子(Cl^(-))和碱度含量变化对给水管网铁(Fe)、锰(Mn)、砷(As)和铜(Cu)释放的影响.结果表明.随着SO_(4)^(2-)和Cl^(-)浓度的增加,钢管和铸铁管中的溶解氧(DO)含量不断降低,浊度不断升高;而随着碱度的增大,两种管道中的DO含量和浊度均逐渐降低.SO_(4)^(2-)和Cl^(-)浓度的增加能够促进Fe、Mn、As和Cu的释放.当SO_(4)^(2-)浓度为100mg/L时,钢管四种金属最大浓度分别为2.20mg/L,45.15,0.74和5.41μg/L;铸铁管内最大浓度分别为1.06mg/L,9.31,0.76和5.43μg/L.同样的.当Cl^(-)浓度达到100mg/L时.Fe、Mn、As和Cu的浓度达到最大值.而碱度的增加则对金属释放起抑制作用.静置48h后.碱度从70mg/LCaCO_(3)提高到200mg/LCaCO_(3)时.钢管内四种金属释放量分别减少了0.38mg/L,7.60,0.09和2.30μg/L;同样条件下,铸铁管分别减少了0.44mg/L,3.73,0.12和1.29μg/***和Mn释放受管材差异影响较大.而As和Cu的释放在钢管和铸铁管中差异较小.本研究可为给水管网水质二次污染控制提供理论基础和技术支持.