基于有限时间状态观测器的永磁同步直线电机递归终端滑模控制

针对载荷变化、非线性摩擦、推力波动和外部扰动等不确定性降低永磁同步直线电机位置跟踪性能的问题,提出一种基于有限时间状态观测器的递归终端滑模控制方法。首先,建立考虑有界集总不确定性的直线电机动力学模型。其次,设计快速终端滑模函数和积分滑模函数的递归结构,强制系统直接从滑模面启动,减少了跟踪误差的收敛时间。然后,引入有限时间状态观测器实时估计集总不确定性并前馈补偿到控制率中,提高系统的鲁棒性和减少抖振。接着,利用李雅普诺夫理论分析闭环控制器的稳定性和有限时间收敛性。最后,搭建基于半实物AD5435的实验平台,实验结果验证了所提方法的可行性和优越性。

基于非线性时间延迟扰动估计的永磁同步直线电机无模型鲁棒位置跟踪控制

为了提高永磁同步直线电机在载荷变化工况下的伺服性能,该文提出了一种基于非线性时间延迟扰动估计的无模型鲁棒位置控制策略。首先,建立一种新型的动力学阶次模型,消除了传统动力学模型中的电机参数和非线性项;其次,引入终端吸引因子设计了期望非线性误差动力学,确保位置跟踪误差的高精度有限时间收敛;然后,采用时间延迟扰动估计技术在线估计载荷变化引起的不确定性并前馈补偿到控制回路,同时结合非线性阻尼项克服时间延迟扰动估计的误差,利用李雅普诺夫理论分析了闭环控制器的稳定性和有限时间收敛性;最后,在不同工况下与传统的比例微分控制和滑模控制进行对比,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和优越性。

基于灰度带比例的优质西瓜子识别算法研究与实现

为了分拣出正常西瓜子,根据西瓜子的特点,提出了针对西瓜子的基于灰度带比例的特征值提取算法,并在CCD色选机上进行了试验验证。在瓜子图像预处理中,先对瓜子图像进行对比度自适应的直方图均衡化,而后对瓜子的二值化图像进行中值滤波。在瓜子分类方面,采用灰度带比例作为分类特征量,并在CCD色选机上进行特征量分类训练,最终分检出正常瓜子,识别率达到95%。该算法为该西瓜子的分类识别提供了理论支持和技术实现。

新型直线电机支持向量机非线性建模研究

以一种新型圆筒直线电机为研究对象,通过建立直线电机的有限元模型及试验验证,获得了直线电机的一种仿真计算方法。在正交试验设计和随机试验设计的基础上,建立了直线电机性能参数的样本空间,采用支持向量机(SVM)回归建模方法,建立了直线电机的非线性数学模型,并将有限元模型和SVM模型进行了比较,证实了SVM模型的可靠性和高效性。

混沌理论与小波包分析相结合的状态监测方法研究

基于混沌与小波包理论的研究 ,通过比较混沌方法与小波包方法各自在状态监测领域中的优点 ,提出了一种将两者结合进行状态监测的混沌小波方法 ,该方法通过对设备运行过程中已采集到的各关键部件振动信号的历史记录进行信号特征量的实时提取 ,以及对所得特征量的变化趋势进行比较研究 ,确定各监测部位的运行状态 ,进而实现故障定位。结合汽车变速箱中齿轮系统状态监测模拟实例 ,对该方法进行了验证 ,结果表明理论得出的数据和实验模拟结果相吻合。

核参数遗传选优的SVM在直线电机建模中的应用

采用遗传算法对支持向量机的径向基核参数进行优化,找出了具有较强推广能力的径向基核参数,进而建立了直线电机结构参数与输出性能关系模型,并对模型的有效性进行了验证,为直线电机建模探索了一种有效的方法。

直线电机动子位置检测的图像亚像素测量算法

针对直线电机动子位置测量的实时性和精度要求,提出了一种图像亚像素测量算法。通过直线电机动子上的高速相机实时采集定子图像,首先采用图像互相关算法计算出相邻图像的整像素位移量,进而引入图像均方差算法计算出相邻图像的亚像素微位移量,将图像整像素位移量和亚像素微位移量矢量相加,得到相邻2幅图像的实际像素位移量,将图像像素位移量和动子位移进行系统标定,得到直线电机动子的实际位移。实验对比传统图像相关算法和图像亚像素测量算法的测量精度和实时性,验证了该图像亚像素测量算法可以满足直线电机动子实时测量的需求,为电机的控制提供实时准确的位置和速度数据。

基于FPGA的西瓜子机器视觉色选系统

基于现场可编程门阵列FPGA并行运算平台,设计了一种采用线阵CCD芯片的西瓜子色选机系统。硬件平台将CCD芯片驱动、动态图像的采集与处理、分类计算及气阀控制信号输出等集中在一个FPGA芯片上实现。色选机试制系统产量为1.2~1.8 t/h,色选精度97.7%,带出比为6~8。与传统工控机平台进行对比试验,验证了基于FPGA的西瓜子色选机系统具有良好的实时性和高效性。

基于混沌理论的设备状态监测应用研究

以汽车变速箱中齿轮系统疲劳实验为例 ,充分利用混沌方法与小波方法各自在状态监测与故障诊断领域中的优点 ,进行机械系统状态监测与故障诊断。通过对实验所得振动信号进行小波包分解与重构 ,得到反映目标部件的特征信号 ,借助于混沌方法 ,对信号进行了二次处理 ,进而对所得特征量的变化趋势进行比较研究 ,确定了各监测部位的运行状态 ,并实现了故障定位。计算结果和实验结果相吻合 ,证明了该方法的可行性。

基于SVM和遗传算法的新型直线电机结构参数优化

建立了一种新型圆筒直线电机的有限元模型,并验证了有限元模型的正确性。基于正交和随机方法安排了有限元仿真试验,获得了用于非线性电磁建模的样本空间。进一步采用支持向量机回归建模方法,建立了直线电机的非线性数学模型,而后采用遗传算法进行了直线电机结构参数多目标优化,得出最优结构参数组合。有限元仿真验证表明,基于支持向量机和遗传算法的优化方法用于研究该种新型直线电机电磁结构参数优化是可行的。

往复式机械非平稳信号的混沌与分形

为了研究往复式机械非平稳信号的非线性动力学特征,以内燃机主轴承的振动信号对其故障间隙的反映为例,在对主轴承受力分析的基础上,进行了模拟不同间隙的故障实验,获得了不同间隙下的振动信号,进一步应用混沌与分形方法研究了故障信号的混沌性,通过计算信号的两个混沌特征量—关联维数和Kolmogorov熵,找出了主轴承间隙与关联维数及Kolmogorov熵之间的变化关系,印证了对该类型非平稳信号进行混沌与分形研究的可行性。

基于混沌搜索的600KW风力机塔架结构优化设计

采用有限元方法对风力发电机塔架进行模态分析,得出了不同结构参数下塔架的固有频率;然后采用支持向量机(the Support Vector Machine)建模方法,建立了塔架结构参数与固有频率之间的快速计算模型;以混沌搜索为寻优手段,对塔架结构进行了优化;将优化结果和正交优化结果进行了比较,并采用有限元方法对所得塔架结构进行强度校核。研究深化了风力机的仿真设计,取得了较好的效果。

基于电磁阻尼–弹簧系统的永磁同步直线电机推力波动抑制研究

永磁同步直线电机(permanentmagnetsynchronous linear motor,PMSLM)由于推力波动的存在,影响其在精密数控加工设备中的应用。该文结合PMSLM的结构和运动特点,设计一种电磁阻尼–弹簧系统以实现推力波动的抑制。首先,分别建立PMSLM及电磁阻尼–弹簧系统的动力学模型,分析电磁阻尼–弹簧系统实现推力波动抑制的过程;其次,以推力波动作为电磁阻尼–弹簧系统的激励,采用胡克定律分析弹簧产生的弹力,采用虚功原理分析电磁阻尼器产生的电磁阻尼力,进而得到抑制推力波动的抑制力;然后,通过仿真分析验证解析的正确性,并优选电磁阻尼–弹簧系统的关键参数;最后,通过样机测试验证所提出的方法在不同速度和负载下均能够有效的抑制推力波动。

600kW风力机塔架结构参数粒子群优化设计

探讨了一种风力发电机塔架结构参数优化设计方法。采用有限元方法对风力发电机塔架进行模态分析,得出了不同结构参数下塔架的固有频率;采用支持向量机建模方法,建立了塔架结构参数与固有频率之间的快速计算模型;引入粒子群优化方法优化了塔架结构参数。将该优化方法与正交优化和混沌优化的结果进行比较,表明了粒子群优化的优越性,并采用有限元方法对所建塔架结构进行了强度校核。

动感雕塑中直线驱动电机的电磁模型及参数优化

提出了一种新型圆筒型直线感应电机.针对电机轴对称结构的特点,给出了其涡流电磁方程,基于变分方法,建立了该轴对称场的有限元模型,通过仿真计算,得出电机的电磁推力和启动电流等参数.以理论计算结果为样本数据,对电机结构进行优化,获得了电机的最优性能参数.为了验证理论计算和优化结果的正确性,按优化结果参数制作样机并测试其性能,实验结果和计算结果一致.

组合核函数多支持向量机的直线电机建模

为了研究永磁同步直线电机结构参数优化中快速计算问题,提出一种基于组合核函数多输出支持向量机的电机非参数建模方法。通过分析各种核函数的性质,构造高阶多项式和低阶多项式核函数的组合,利用交叉验证的方法对惩罚参数C进行选择,建立永磁直线电机的多输出支持向量机模型。以U型永磁同步直线电机为对象进行仿真和实验,结果表明,利用该方法建立的模型较单一核函数模型,其计算精度有所提高,可达到94%以上,并且该模型的计算效率能够满足电机优化计算中大规模的计算问题。

机械动态系统混沌状态特征与判据应用研究

本文基于混沌动力学与分行几何学理论分析,通过研究机械动态系统的Lypunov指数、关联维数、Kol mogorov熵以及它们对系统吸引子特征的描述,结合递次振幅图方法,提供了一种证明系统状态混沌性的方法。并以变速箱中齿轮运行状态为例,通过对其动态信号混沌特征量的研究,证实了该系统混沌性,进而得出对系统故障进行进一步混沌预测的可行性。

基于支持向量化与混沌搜索的新型直线电机参数优化

以一种新型圆筒直线电机为研究对象,推导出了适合其结构特征的电磁方程;采用变分方法,建立了电机轴对称涡流场的有限元模型;通过仿真计算,得出了电机的启动推力和电流;样机试制和输出性能测试表明了有限元模型的正确性。基于正交和随机混合试验设计方法安排有限元仿真试验,获得了用于非线性电磁建模的样本空间;通过支持向量机对结构参数与计算结果的输入输出关系进行非参数回归建模,然后用混沌搜索方法对回归函数进行优化,得出最优目标结构参数。有限元仿真验证表明,基于支持向量机和混沌搜索的优化方法用于研究新型直线电机电磁结构参数是可行的。

基于SVM的仿人对弈机器人视觉图像处理

视觉系统是仿人对弈机器人研究的关键部分。针对对弈的实际状况,采用彩色空间变换,阈值分割、形态学骨架化及霍夫变换等图像处理技术,对棋局中的棋子进行检测、定位和分割。通过提取棋子旋转不变的径向像素点数特征,克服了棋子方向随意性。而后采用支持向量机分类方法,对棋子信息进行分类识别,同时分析处理了误差对识别准确率的影响。实验表明,该方法能够实现定位、分割、识别棋子准确无误。

基于非周期正弦条纹的直线电机动子位置测量

为了从目标拍摄源上提高直线电机动子位置检测的精度和抗干扰性,构造了一种非周期正弦条纹图像,并引入一种基于梯度法的图像亚像素测量方法,实现对动子位置的高精度测量。首先,改变正弦条纹的条纹周期,得到一系列非周期正弦条纹,并生成非周期正弦条纹图像;其次,采用图像的Pnatt熵优选出具有强鲁棒性的非周期正弦条纹图像;最后采用基于Barron算子的梯度法计算相邻目标图像的亚像素位移,结合标定系统物像标定系数,获得直线电机动子的实际位移。仿真和实验结果表明,对比于非周期栅栏图像,本文构造的非周期正弦条纹图像具有较强的鲁棒性,且测量精度达到0.02pixel。