基于OPC技术的过程控制仿真实验设计

针对现有的过程控制实物实验装置在教学使用过程中存在的问题,设计了基于OPC通信技术的过程控制仿真实验。该仿真实验利用KingACT软件实现典型工艺过程的闭环控制仿真,并通过OPC技术与KingView组态软件进行实时通信,实现了对典型工艺过程的监控。以双容水箱液位控制工艺过程为例,说明了设计仿真实验的具体过程。应用结果表明:该仿真实验便于学生进行二次开发和开展创新研究。

基于自适应动态逆的自动空中加油轨迹跟踪

针对自动空中加油(AAR,Automated Aerial Refueling)的受油机轨迹跟踪控制问题,采用导引环与姿态控制环分离的控制策略,提出了基于非线性路径跟随导引和自适应神经网络动态逆的受油机轨迹跟踪控制方法.该方法将改进的非线性导引应用于受油机横、纵向导引控制,使用自适应神经网络在姿态角速率回路补偿外界干扰和系统模型误差,并利用比例-积分型姿态角速率误差动态方程设计自适应神经网络权值更新律.仿真结果表明:在受油机接近加油机过程中,该方法有效提高了受油机轨迹跟踪控制系统的抗干扰能力和对模型不确定性的自适应能力,能够满足自动空中加油的控制要求.

基于分布式仿真的智能控制实验教学平台设计

针对现有智能控制实验装置价格高、单台实验人数少、实验项目单一等问题,设计了基于分布式仿真的智能控制实验教学平台。该平台采用分层设计思想,构建了一个闭环智能控制系统,并通过三维视景实时显示实验效果。以基于遗传算法的无人机路径规划及路径跟踪控制问题为例,说明分布式仿真实验教学平台的教学应用。该分布式仿真实验教学平台便于学生完成智能控制实验,并进行二次开发和创新实验。

新时代背景下自动化类课程思政改革实践

为发挥专业课承载的思政教育功能,该文进行自动化类课程思政改革实践,对如何践行党的二十大精神全面融入专业课教学展开探索。从教学目标、教学内容、思政元素方面梳理自动化类课程思政教学内容,提出实践方案。积极利用多种方法开展思政教育,提高学生思政素质,使其深入理解新时代十年伟大变革的重大意义,掌握科学的世界观和方法论,引导大学生将党的二十大精神内化于心、外化于行。

鸭式旋翼/机翼无人机飞行动力学建模与分析

针对鸭式旋翼/机翼无人机兼有直升机和固定翼机飞行特性的特点,对其飞行动力学模型进行了理论建模与分析研究。应用动量理论建立了旋翼/机翼尾迹模型,分析了旋翼/机翼尾迹对鸭翼、平尾等气动部件的干扰特性,建立了直升机和转换飞行模式受旋翼/机翼尾迹干扰影响的动力学模型以及固定翼飞行模式的动力学模型。提出了各飞行模式的配平策略,使用Matlab工具箱函数简化了平衡特性计算和模型线性化过程,并进行了不同飞行模式、典型飞行状态的纵向运动稳定性分析。结果表明所建立的模型能够反映该类鸭式旋翼/机翼无人机各飞行模式的典型特性,并可用于飞行控制系统设计。

基于Matlab与组态王的智能控制实验平台设计

该文针对现在智能控制教学中缺乏实践环节的问题,设计了基于Matlab与组态王的智能控制实验平台。该实验平台利用Matlab完成智能控制闭环仿真,并通过OPC技术与组态王进行实时数据通信,实现了对实验过程的动态监控。以基于模糊自适应的直流电动机转速-电流双闭环运动控制为例说明了该实验平台的设计过程,并将该控制算法与经典PID控制算法进行仿真比较以验证其有效性。应用效果表明,该实验平台能够直观、形象地展示实验结果,满足智能控制实验教学的要求,并且便于学生根据自己的需求进行二次开发。

一类可变飞行模态飞行器的统一建模研究

可变飞行模态飞行器,兼有直升机垂直起降、悬停和固定翼飞机高速前飞的优势,是飞行器发展的重要方向之一。在分析一类可变飞行模态飞行器运动机理的基础上,建立了能够反映该类飞行器共有特性的、抽象的统一数学模型结构。并在统一模型的框架下,建立了鸭式旋翼/机翼无人机的六自由度数学模型,并对其进行仿真验证。仿真结果表明,该建模方法可以实现该类飞行器各转换模态的配平,并具有较强的通用性。

无人机自动空中加油精确对接控制

针对无人机自动空中加油对接段的精确控制问题,提出了无人机自动空中加油的控制方案和策略,并在分析加油机尾涡干扰和加油锥套自由摆动及其对受油机影响的基础上,设计了适用于自动空中加油精确对接控制的受油机参考轨迹发生器和轨迹跟踪控制器.轨迹跟踪控制器采用线性二次型调节器方法,并充分考虑了加油过程中各种干扰的影响.仿真结果表明,该导引控制方法具有良好的快速性和抗干扰能力,可以满足空中加油的任务要求.

基于L_1自适应的自动空中加油对接段飞行控制技术

在自动空中加油(AAR,automated aerialre fueling)对接过程中,加油机后方拖出的加油软管锥套受到加油机和受油机的双重气动干扰,呈现不规则摆动运动,受油机要实现与加油锥套的精确对接,要求其飞行控制系统具有鲁棒性和快速的自适应能力,为此提出采用自适应控制器方案,该方案以线性二次调节器(linear quadraticregulator,LQR)比例积分型控制器作为稳定闭环,在此基础上加入自适应控制器,仿真结果表明,采用自适应控制器的受油机自动空中加油飞行控制系统可以实现规定时间内的精确加油对接,既满足瞬态性能要求,又满足稳态精度要求,同时,还解决了由自适应参数跳动带来的舵机操纵过于频繁的问题.该方法可有效提高对接过程中受油机飞行控制系统的抗干扰能力,能够满足自动空中加油对接段的飞行控制要求.

基于Matlab的PID控制器参数整定方法

针对教学中学生在面对PID控制器参数整定过程时存在的问题,在已知表征被控对象的某一传递函数基础上,基于自动控制原理的基础知识,利用Matlab自带的Rltool工具箱,该文提出一种简单易行的PID控制器参数整定方法。实践表明该方法调整参数方便,容易掌握,并有助于学生深化对采用时域法、根轨迹法和频域法分析与设计控制系统的理解。

自主空中加油输油阶段无人机建模与控制

针对自主空中加油输油阶段无人机位置保持控制问题,将无人机分为飞机本体和油箱两部分,利用变质量系统理论建立了无人机非线性方程,解决了常规模型无法反映出无人机重量、重心变化的问题。控制律设计方面,通过将变化的油箱转化为外界干扰,提出了基于干扰观测器控制(disturbance observer based control,DOBC)的复合控制结构。复合控制器由位置保持控制器和干扰观测器组成,位置保持控制器采用带积分的线性二次型方法,干扰观测器由比例积分观测器和补偿单元构成,并证明了复合控制器的稳定性。仿真结果表明,将该控制器应用于某型高空无人机非线性模型,可有效减小输油过程带来的影响,实现了输油阶段的位置保持控制。

基于自适应估计的光电平台目标跟踪方法

在基于图像的目标跟踪系统中,跟踪器延迟对系统的稳定性和跟踪精度产生不利影响.通过对光电平台伺服系统的理想控制指令的分析,给出了一种基于自适应估计的跟踪器延迟补偿方法.该方法采用自适应估计器快速估计目标速度,预测目标位置,同时结合无人机位置和姿态信息预测控制指令实现延迟补偿.仿真结果表明:该方法在目标机动和载机机动情况下能够有效提高光电平台的跟踪精度.

“计算机控制技术”课程教改研究与实践

针对"计算机控制技术"课程的特点及学生难以将离散控制理论与工程应用实际结合的问题,本文采用案例教学法,将案例与该课程的章节及其它课程章节相联系,让学生认识到本专业知识的连贯性。经过两年的教学实践,该教学法提高了教学质量,培养了学生分析、解决问题的自主学习能力,有利于应用型专业技术人才的培养。

基于BP神经网络的水力旋流器建模仿真研究

通过对某一固定的水力旋流器自身工艺的研究,确定水力旋流器的输入与输出。分2种情况对有相互影响的输入参数分别建立BP神经网络的模型和利用Matlab工具箱中的BP神经网络建立水力旋流器的三层神经网络模型。通过对收集的该设备的实例数据进行仿真训练,结果表明不仅是旋流器本身参数,调浆槽的液位等也会对旋流器效率产生影响。

现代控制理论课程思政教学改革探索

现代控制理论是自动化专业本科生和控制工程领域研究生的一门重要专业基础课。通过挖掘和析出课程教学内容中蕴含的思政元素,改革教学内容、教学方法、评价机制,帮助学生达成知识、能力、情感等课程教学目标。通过思政内容与专业内容深度融合,潜移默化地帮助学生树立正确科学观,培养学生的家国情怀,激发学生的爱国热情与民族使命感,坚定中国特色社会主义“四个自信”。

电机与电力拖动课程建设改革的探讨

“电机及电力拖动”是理论与实践性都很强的自动化专业基础课，本文主要从教学大纲的修订、教学方法、教学手段及教学效果四个方面对电机与电力拖动课程建设改革进行了探讨，以期提高教学效果。

基于STM32单片机的无线安灯实验系统设计

为促进自动化专业学生掌握网络通信技术并提高实践动手能力,设计了基于STM32单片机的无线安灯实验系统,完成了刷卡、数字量I/O、Wi-Fi通信等硬件与软件设计。该实验系统能够完成现场信息的采集、传输,能够接收、执行服务器的指令。通过该实验系统的设计,使学生能够综合运用无线通信技术、微机原理与接口技术、计算机控制技术,培养实践动手能力。

基于STEP7和WinCC的过程控制仿真实验设计

针对目前在教学过程中使用的过程控制实验装置存在的实验成本高、效率低的问题,设计了一种基于 STEP7 和 WinCC 的过程控制仿真实验。该仿真实验利用 STEP7 软件完成了对典型工艺过程模型搭建、控制算法设计,并与 WinCC 组态软件进行实时通信,实现了对整个工艺过程的实时监控。以双容水箱液位串级控制为例,说明了该仿真实验的具体设计过程。应用结果表明:该仿真实验提高了实验效率,提升了学生运用知识的能力。

基于PLC和组态王的多层电梯半实物仿真平台设计

为了让学生更直接地了解现代工业控制系统,帮助学生掌握电气控制技术、PLC等课程知识,设计了一个基于PLC和组态王的多层电梯半实物仿真平台。该平台以PLC为控制器实现多层电梯的逻辑控制,利用组态王和触摸屏模拟实现电梯内外部显示与操作。实验表明,该平台能够实现双部五层电梯的运行控制和监控画面动态显示,而且操作简单、实验界面生动形象,便于学生对电气控制技术等课程的学习以及在本平台基础上进行二次开发。

基于机器视觉的物料自动分拣实验平台设计

在“新工科”和工程教育专业认证背景下,将机器视觉为代表的人工智能技术融入自动化专业课程教学实践中,设计了一种基于机器视觉的物料自动分拣实验平台。采用树莓派实现图像处理和目标分类识别,通过以太网将分类识别信息传送给可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),并由PLC实现物料自动分拣操作。实验结果表明,该实验平台不仅可以使学生掌握PLC控制系统的设计与开发,也可以锻炼学生利用机器视觉技术解决工程实际问题的能力,从而提高工科学生综合分析、设计和创新能力。