一种压阻式传感器信号调理电路的设计

由于压阻式MEMS传感器输出信号极其微弱,极易受到测试环境的噪声干扰,还需要外接调理电路,为了提升信号的采集精度,提出一种压阻式传感器信号ASIC调理电路的设计方案,实现输出信号的放大、滤波功能。测试结果表明,调理电路可以在10~200倍的范围内调节增益,-0.5 dB截止频率调节范围覆盖0.1~20 kHz;低频范围内,芯片的等效噪声为45 nV/√Hz。将调理电路与传感器相结合,改进的测试系统响应速度快,滤波效果更好,测试精度优于5%,传感器非线性为5.4%。同时,调理电路的大小和体积也很小,功耗低,对后续继续研究传感器测试系统有重要意义。

重载机车风源系统智能控制研究

针对重载机车提速运行过程中空气中不断扬起的粉尘对风源系统中处理的空气的质量提出了更高的要求。当压缩空气中粉尘颗粒浓度高或压缩空气湿度过大时,使得制动设备无法正常工作甚至损坏,给重载机车的平安行车带来安全隐患。该文通过设计一套智能重载机车风源控制系统,通过智能采集、检测风源系统中空气的洁净度与湿度参数,自动去除压缩空气中的粉尘和水,得到高质量的合格压缩空气,使得处理后的空气的湿度与洁净度符合机车制动系统管路的要求,当处理后的空气不符合要求时发出报警信号,提示工作人员进行排故处理,避免了计划维修的盲目性,提升了风源系统的有效运行效率,保障了重载机车的安全运输。

基于Mask R-CNN的油田井场指针仪表识别方法研究

针对无人机巡检流程中采集到井场仪表图像模糊以及油田仪表定位模型实时性较差的问题,提出一种改进后最大后验概率模型去模糊方法和基于Mask R-CNN的指针式仪表定位算法。首先,通过采用变步长LMS滤波器的方法优化图像的先验信息,根据输入数据的统计特性调整滤波器参数,生成初步的仪表图像恢复结果,从而提升了最大后验概率的去模糊效果;其次,在Mask R-CNN网络结构的基础上,选用MobileNetV3作为主干特征提取网络减少参数量,再加入注意力机制模块保证准确率以完成仪表定位。最后,实验证明,仪表图像评价指标高于其他算法,该文提出的仪表定位算法减少了48.25 M参数量,FPS值达到37.3 frame/s,准确率为94.02%。

基于ARM处理器的温室大棚智能监控系统设计

为了实现温室大棚的智能监测与控制,设计基于ARM处理器的温室大棚智能监控系统。系统分为三个部分:数据采集及设备控制终端、智能网关终端、Android手机客户端,数据采集及设备控制终端以ARM微处理为核心,通过传感器、算法、Wi-Fi等技术,实现温室大棚数据采集、数据处理、数据传输及执行设备的智能控制,智能网关终端实现多个温室大棚数据从内网发送至公网,Android手机客户端实现数据的接收与发送。经测试验证,系统能够实现温室大棚的智能监控。

基于双环控制的光伏制氢变流器设计与仿真

变流器是实现光伏发电适用于制氢系统的重要器件,因此,研究变流器相关技术具有十分重要的使用价值和理论意义。该文研究了光伏制氢变流器及双环控制方法。首先,根据光伏制氢系统要求分别计算Boost电路和Buck-Boost电路的元件参数。然后,设计了光伏发电模块的控制回路,通过控制Boost电路中IGBT的导通和关断来升高光伏阵列的输出电压,使其能够达到最大功率点。设计基于电流环和电压环相结合的双环控制策略,控制电路中开关的导通和关断,保证系统输出电压和功率的稳定。储能模块的控制回路通过控制Buck-Boost电路中IGBT的导通和关断,实现蓄电池的充电和放电使得母线电压保持稳定。蓄电池的控制回路采用双环控制,使得光伏制氢系统的控制精度更高。完成设计后搭建光伏制氢系统仿真模型,观察系统在不同情况下的输出波形,验证设计的可行性。

优化Faster R-CNN算法的小样本缺陷检测研究

随着自动化检测技术的发展,基于深度学习的缺陷检测技术以其高精度、高效率、非接触性的特点正逐渐成为工业和学术领域的研究热点。为解决实际工业生产中由于产品缺陷数据集样本不足、类别不均衡导致的模型过拟合、检测精度低等问题,提出了一种基于Faster R-CNN算法框架优化的缺陷检测模型Faster R-CNN-H-BFC,通过基于多层感知器(multi-layer perceptron,MLP)实现的幻觉网络能够从具有丰富样本的基类中学习到类共享特征并为新类生成额外的幻觉样本供模型训练,并且针对Faster R-CNN本身存在的识别精度低以及检测效果差等问题,将原始的VGG16主干网络替换为具有残差结构的ResNet50,并引入了特征金字塔网络(Feature Pyramid Networks,FPN)实现多尺度特征融合,添加混合注意力机制(Convolutional Block Attention Module,CBAM)来增强模型的特征提取能力。实验和数据表明:改进后的缺陷检测模型在极少样本场景下具有较好的检测效果,平均检测精度相较于改进前提升了3.11%。

基于粒子群算法参数自我调整的罐区液位自动化控制方法设计

由于采集的罐区液位信号存在大量的干扰信号,导致控制器输出的操作量不准确,从而使得液位控制值与目标值的偏差较大,控制精度偏低。为此,提出基于粒子群算法参数自我调整的罐区液位自动化控制。依据罐区的结构特点与液位控制目标,求取液位变化率与液位二阶加时滞函数,进而设计罐区模型结构,结合预设的控制逻辑和液位传感器提供的实时数据构造液位自动化控制器,并通过对罐区液位输入信号进行采样和滤波,以剔除干扰信号,由此计算输出操作量,基于此,引入粒子群算法参数自我调整方法对控制器的参数进行自适应整定,从而优化控制器参量,实现罐区液位的控制。实验结果表明,利用所提方法对罐区液位进行控制后,输出的控制值与目标值基本相符,控制精度较高。

混合动力汽车转向稳定性多传感器融合控制技术

为了满足汽车行驶稳定性要求,当前依托于单一传感信息进行转向控制,容易忽略很多影响因素,使得控制后汽车转向质心侧偏角依旧较大。因此,混合动力汽车提出转向稳定性多传感器融合控制技术。考虑混合动力汽车转向过程中的动态特性,构建转向动力学模型,并计算出车辆理想横摆角速度。深入分析横摆角速度、滑移率对车辆转向稳定性的影响,得出期望的横摆力矩和滑移率调整力矩。将汽车转向稳定性控制问题看作二次规划问题,结合BP神经网络和常规PID控制器,设计转向稳定性控制算法,利用车辆转向参数的理想值、实际值和偏差值推算出稳定性控制参数。结合融合多传感器实时采集信息,推算出汽车转向姿态误差代入控制结构中,给出优化后的控制参数。实验结果表明:新提出的控制技术应用后,车辆转向的质心侧偏角不超过±0.012 rad/s,满足了混合动力汽车转向行驶要求。

基于轻量化的指针仪表检测算法研究

通过轻量化的神经网络算法部署在边缘计算设备是解决老式仪表读数问题的主流方向。该文提出了YOLOv5s-Pointer轻量化的指针仪表检测网络模型,以YOLOv5s网络模型作为基础,通过引入Mixup数据增强技术,使用MobileNetV3网络替换CSPDarkNet53特征提取网络,采用SLoU Loss定位损失函数,并引入动态样本权重思想,对网络进行改进。实验结果表明,相较于YOLOv5s网络在验证集上的参数量和计算量分别减少了78%和57%,精确率提升了1.3%。

基于磁弹效应的电动舵机压力传感器设计

为了实现对电动舵机的电动缸输出轴压力的动态测量,该文设计并实现了一种基于磁弹效应的非接触式压力传感器,它包括传感器探头和信号处理电路两部分。该文首先从磁致伸缩的理论模型中分析并建立了传感器的测量原理,设计了传感器探头的结构。为优化激励源,通过实验研究分析了不同的激励源对传感器信号的影响,结果表明采用105 kHz、幅值为5 V的方波作为激励源时传感器输出信号最优,并以此设计了传感器信号电路。通过对传感器整体的压力标定实验得到传感器灵敏度为0.294 mV/N,重复性误差为3.53%,在运用三阶多项式拟合对传感器输入输出曲线进行校正后得到传感器的非线性误差为1.76%,适用于承压较大的电动缸输出轴及其他大重量设备的动态压力测量。

伺服阀产线的智能协议转换技术研究

针对多源异构设备数据之间互联互通的实际需求,提出了一种多源数据智能协议转换技术。以数据协议为核心,将采集的信息来源对象化后导入协议解析数据库,归一化后,基于不同应用需求的重构协议,如OPC UA(OPC Unified Architecture),输出XML(Extensible Markup Language)文件或存储至服务器,最后将数据库接入到产线的数据集成管控系统进行数据分析和可视化展示。以民机伺服阀产线产品调试设备为研究对象,采集油源、测试台和试验箱等设备状态和运行参数,对提出的数据协议转换技术进行了验证。实验证明,所提出的方法实现了油源、测试台和试验箱等设备数据之间的互联互通,为多源异构设备数据采集的融合应用提供了基础。

一种带自反馈的搬运车液压控制装置设计

针对普通液压搬运车人工操作时受力无法控制且不能适应任意高度的问题,该文在传统液压搬运车的基础上进行了改造,设计加装了一套以信息采集、传输、处理、分析和反馈为闭环的自动控制装置。通过传感器收集载荷和位置等数据信息,再利用PID数字处理算法对信息加以分析,确认相关参数,从而实现了搬运车在自动控制下的平稳运行。同时,还根据载荷和高度位置的不同进行自适应调节反馈,使其在最短的时间内稳定地达到设计效果。实验测试分析结果表明,加装所提自动控制装置的搬运车相比于传统的人工操作方法,节省时间约40%,且该设计能够适用于多种复杂的搬运场景,具有良好的工程普适性。

基于PLC的气动搬运机械手自动控制系统设计

为提高气动搬运机械手在复杂工厂流水线中的运行效率,该文设计了一套基于PLC的气动搬运机械手自动控制系统。在分析通用气动机械手将物品在不同位点之间搬运的运动流程的基础上,设计了自动控制系统的硬件架构。其中包含了可编程逻辑控制器(PLC)、伺服电机、传感器和交互屏等器件,并根据气动搬运机械手的运动流程,设计了相应的软件控制程序及界面。仿真实验结果证明,所提出的气动搬运机械手自动控制系统可以稳定地完成实验预设的功能需求,自动化程度较高。

一种混合滞环控制的LLC控制器应用研究

为优化LLC变换器的瞬态性能、间歇工作特性及轻载效率,提出了一种LLC的混合滞环控制方法及变换器实现方案。在深入分析混合滞环控制原理、对称半桥LLC变换器设计方法的基础上,给出基于混合滞环控制的模拟控制器应用方法及200 W对称半桥LLC变换器的关键参数设计,包括控制器外围电路设计,对称半桥电路设计,驱动电路设计,LLC谐振腔各项参数设计等,并通过实验样机进行详细验证。实验结果表明,所提出的混合滞环控制方法及控制器的应用设计科学可行。

市域D城际动车调试试验台的设计与试验

160 km/h动力集中动车组安全舒适、编组灵活,是我国现有普速线路上运营的主型车。目前动车组出厂前是通过连接车端的简易工装完成测试工作,测试结果通过人工在纸质文件上进行记录,数据不能自动保存且无法保证数据的客观准确性和可追溯性。采用SpringBoot+Vue框架和基于arm的嵌入式技术设计了一套智能调试试验台,通过软件控制模拟连挂车辆的IO测试信号,完成车端硬线信号测试;通过模拟车电信息集中单元,采集并解析以太网数据对硬线信号辅以网络状态判定,实现车辆出厂前的全部单车试验,同时能够进行调试数据的存档、查询和自动生成测试报告等功能。通过对某主机厂的160动车进行实测,调试效率大大提升,调试数据实时保存,是列车调试阶段数字化改革和创新的重要尝试,同时对高铁、城轨车辆的单车调试具有重要的借鉴意义。

基于QT的多型号弹载记录仪回读系统设计

弹载记录仪在军事和航天领域发挥着重要作用。然而,不同的弹载记录仪在数据上传方式、编帧结构和回读指令等方面可能存在差异,这导致传统的回读系统无法满足其多样化的需求。为解决这一问题,设计了一种基于QT的多型号多功能数据回读系统。该系统支持多种接口传输方式,用于读取不同型号的弹载记录仪数据。同时,它可以根据不同型号的记录仪设置相应的读取指令,并实时绘制回读过程中的数据曲线。回读完成后,系统能够分离处理不同编帧方式的数据。试验验证表明,该系统能够有效实现针对不同型号记录仪的数据回读、数据绘制和数据分离等功能。该系统的设计显著提高了回读过程的效率和灵活性,具有较强的工程实用价值。

基于物联网的社区智慧养老系统设计

当前,传统的家庭养老模式已难以满足老龄化所带来的日益突出的人力、医疗资源等方面的需求。因此,该文提出一种以居家为基础、社区为依托的社区养老系统方案,该系统分为人体穿戴设备和社区服务终端两大部分。穿戴设备通过微机电系统(Micro-Electro Mechanical System)传感器IMU901和MAX30102等模块采集生命体征数据,经接口电路传输至微控制器STM32进行处理。微控制器STM32利用GSM技术实现自动报警功能,并通过Zigbee技术将生命体征数据和求助信息传输至社区服务终端。社区服务终端使用Java语言开发,采用前端与后端分离的模式,设计求助事件分级处理系统,有效缓解社区工作人员人手短缺的情况。在数据处理时,使用Mahony四元数解算姿态算法,弥补了欧拉角算法中易产生万向节死锁的缺点。经实验测试,本系统判断准确性高、可靠性强、响应速度快,达到预期效果。

新型电磁感应式无源触发器分析与设计

针对混合型限流熔断器中电子触发器存在的有源触发和不能全范围分断问题,该文提出了一种能够实现无源供电且具备全范围分断能力的新型电磁感应式无源触发器方案。首先介绍了新型触发器的工作原理,开展了自感应供电、幅值整定两个内容的分析设计;然后利用有限元仿真软件将电磁场和电路进行耦合建模,基于该模型分析了铁芯线圈磁感应强度随位置的变化特性;提出了采用单霍尔芯片进行短路电流幅值判断的方法,减小了芯片的功耗,从而解决了新型触发器在低上升率工况下感应供电不足的问题;同时为了提高触发器的可靠性,设计了延时控制电路;最后根据设计参数制造样机,在短路判断幅值10 kA的限流条件下分别对混合型限流熔断器进行了8 A/μs最小短路电流上升率和33 A/μs最大短路电流上升率的检测试验,试验结果验证了分析设计方法的可行性和有效性。

基于LSTM算法的火电厂智能辅助脱硝系统开发与工程应用

随着新能源电站上网电量的快速增长,常规火电机组承担电网调峰任务逐渐增多,锅炉烟气脱硝系统面临更加频繁多变的运行工况。为提高设备运行的可靠性,降低运维人员的监盘工作量,利用大数据分析与人工智能算法赋能电厂传统脱硝设备,为某350 MW超临界锅炉开发了智能辅助监盘系统。经训练优化,脱硝入口参数预测模型、电加热器性能监测模型、热一次风流量异常监测模型预测准确率均达到实用性要求。系统部署应用后,现场未再发生电加热器与热一次风流量不足故障,调峰工况下未再出现操作员过调与欠调问题,有效提升了SCR系统运行可靠性,减轻了人员工作强度,取得了良好的经济效益和环境效益。

基于物联网的电力通信机房状态监控系统设计

针对电力通信机房运行过程中依靠人工定期巡检完成运维,存在人工劳动强度大、效率低故障处理不及时、容易发生电网供电事故等问题,结合物联网技术和图像识别技术,设计了一种智能电力通信机房状态监控系统。该监控系统可以对机房内机柜仪表数据和环境数据进行实时监测,采用LoRa技术将数据传输至网关,通过NB-IOT模块将数据信息上传至物联网云平台,完成数据的整合和存储,并且在PC端显示实时状态。通过测试,该监测系统能够实时显示各设备、机房内温湿度、气体溶度等数据信息,降低运维人员工作量,提升效率,具有一定的借鉴意义。