有刷直流电机自适应滑模控制器设计与实验

为了提高有刷直流电机低速控制的精确性,设计了基于扰动补偿的有刷直流电机转速自适应滑模控制器。首先,针对转速模型中摩擦力在转速快速变化过程中体现的快变特性和在线估计困难的特点,采用Stribeck稳态摩擦力模型,通过离线辨识模型参数的方式计算摩擦力;其次,针对负载扭矩等扰动的慢变特性,设计了扰动观测器对其进行在线估计,并证明了估计误差的有限时间收敛性及有界性;最后,设计了自适应滑模控制器对扰动进行补偿和误差反馈校正,进而实现精确的转速跟踪控制,并在Lyapunov稳定性框架下证明了闭环系统的稳定性。该控制器的开关增益仅与扰动观测器估计误差的上界相关,避免了一般滑模控制方法采用高增益来提高控制精度的问题,从而能够大大减小系统输入抖振现象,有利于工程实现。所提方法的稳态误差分别为PI、传统滑模控制器稳态误差的46%、63%,响应时间在0.15s以内,远小于PI、传统滑模控制器的响应时间,通过正弦参考信号跟踪实验,验证了所提方法在瞬态工况下具有很好的控制效果。实验结果表明,所设计的控制器能有效抑制摩擦力及负载扰动对电机控制带来的影响,能显著改善电机控制的稳态和瞬态性能,并且该方法能大大减小控制输入的抖振问题。

有刷直流电机非线性控制系统设计

为了提高有刷直流电机调速的平稳性和快速性,在经典双闭环电机控制系统设计方案的基础上,针对转速环模型中存在非线性及负载扭矩不可测的特点,提出了基于扩张状态观测器的三步法非线性转速控制策略。首先,设计了三步法(TS)非线性速度控制器,该控制器由类稳态控制、参考动态前馈控制及积分误差反馈控制组成,具有工程意义明确、实现方便的优点。然后,设计了扩张状态观测器(ESO)对系统中负载扭矩等干扰进行在线估计并实时补偿,证明了观测器误差系统的有限时间收敛性及有界性;同时将观测器误差考虑成有界的扰动输入,在输入到状态稳定性理论框架下,证明了闭环误差系统的鲁棒性。针对电流响应较快、极易达到稳态的特点,设计了工程中常用的前馈加PI反馈结构的二自由度控制器,同时采用模拟电路实现该控制器,减小了电流环控制周期,从而抑制了电流波动。为了验证整个控制系统的有效性和工程可实现性,通过有刷直流电机阶跃及正弦转速跟踪实验,证明了本文所设计控制系统能够显著提高电机的瞬态性能和稳态性能。

具有H_∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计

针对移动机器人动力学模型中的参数不确定性和扰动不确定性问题,提出了具有H_∞跟踪性能的自适应反步控制方法。首先,以线速度和角速度为虚拟的控制输入,设计了具有渐进稳定性的运动学轨迹跟踪控制器。其次,针对动力学系统中存在的不确定参数,采用自适应方法对其进行在线估计,该方法通过引入不连续映射保证了参数估计值的有界性。然后,采用反步法设计了动力学控制器,同时,在Lyapunov框架下证明了该控制器对扰动具有H_∞性能。最后通过仿真试验证明,即使在参数未知的情况下,该控制器也能够控制移动机器人跟踪上参考轨迹,且当系统存在外部扰动时,系统输出偏差能够收敛到有界范围内。由此验证了本文方法能够有效抑制系统参数变化及扰动对控制性能的影响。

给定速度需求的移动机器人路径跟踪控制与实验

针对轮式移动机器人给定速度需求的非连续路径跟踪控制问题,将其转换为满足速度约束的轨迹规划和轨迹跟踪控制。首先,针对给定速度需求的路径跟踪问题,以运行时间和能量为优化目标,给定的路径和速度为约束条件,采用五次Bezier样条方法优化得到了满足需求的连续光滑轨迹。其次,利用轮式移动人系统的微分平坦特性,采用微分平坦方法设计前馈控制器;然后,将轮式移动机器人运动学模型在前馈控制的平衡点处进行一阶泰勒展开,得到了线性时变的误差模型,并通过定义新的状态变量,设计了具有Lyapunov稳定性的误差反馈控制器。结合前馈控制和反馈控制得到了二自由度轨迹跟踪控制器。同时将泰勒展开的高阶项考虑为有界的扰动输入,在输入到状态稳定性框架下证明了控制系统的鲁棒稳定性;最后,通过Pioneer 3-dx轮式移动机器人进行了实验验证,实验结果表明,提出的算法能够满足给定速度需求的非连续路径的跟踪控制需求。

混合动力汽车启停非线性控制器设计

在对混合动力汽车启停运行机理分析的基础上,建立了能够反映启停过程的发动机瞬态动力学特性的AMESim仿真模型;然后,根据发动机启停系统工作原理,将混合动力汽车的启停控制问题转换成转速跟踪控制问题,并推导了简化的面向控制的电机与发动机系统耦合模型;针对系统的非线性特性,设计了非线性三步法启停控制器,并通过输入到状态稳定理论证明了闭环系统的鲁棒稳定性。最后,通过AMEsim和MATLAB/Simulink联合仿真验证了非线性三步法启停控制器的有效性和鲁棒性,实现了混合动力汽车的快速、平稳启停。

基于SOPC与乒乓存储的车载信息终端设计

为满足车载显示设备低成本、小体积、高性能以及高可靠性的要求,提出了一种基于片上可编程系统SOPC(System On a Programmable Chip)和乒乓存储显示技术的车载信息终端设计。以现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)作为硬件载体,构建了基于PowerPC软处理器的液晶显示器LCD(Liquid CrystalDisplay)控制单元,并以电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)的形式接入到汽车自动控制系统中,形成具有汽车状态的监测与存储功能的人机交互系统。对系统进行了时序与功能仿真,并通过了硬件平台的测试。实验数据表明,该系统可以实时显示行车信息并提供流畅的视觉体验。

输变电工程安全质量检查与管理APP设计与实现

为保障输变电建设工程的质量与安全，基建部、建设单位、业主单位、监理单位的质量管理人员，使用APP系统辅助建设工程的施工质量巡查信息管理，实现质量巡查全过程快速高效地跟踪，有效的全方位监控管理工程。介绍了用Java编程开发的Android移动设备程序及其主要移动巡查管理、移动照片采集功能。

高分子电阻型湿敏元件复阻抗的测量

为进一步改善湿敏元件的湿度敏感特性,在了解湿敏元件导电机理的基础上,采用复阻抗分析法研究湿敏元件的湿度敏感特性。根据矢量法测量原理设计出有效的阻抗测量电路,可在不同湿度、不同频率信号下对湿敏元件复阻抗进行测量。测量系统主要由程控信号源和相敏检波电路两大部分组成,分别采用DDS(DirectDigital Synthesizer)技术和模拟乘法器实现,结构简单,易于实现。实验结果证明了整个系统设计的可行性。

基于BIM的动态逃生路径算法在非居建筑中的应用

利用BIM中的信息建立非居建筑特征数据模型。介绍最短枝桠发芽算法,演示将其应用于动态逃生路径算法时的计算步骤。以上海某电力工程项目为例,使用最短枝桠发芽算法实时计算非居建筑最佳的三维逃生路径。该算法能够快速、有效地选择最优逃生路径,为灾害时设施内的人员争取更多的疏散时间。

基于DFL的地面运动基座轨迹跟踪控制

为解决地面运动基座的轨迹跟踪控制问题,基于其动力学模型,利用动态反馈线性化技术实现了系统的完全状态反馈线性化。根据线性系统理论设计轨迹跟踪控制器,并采取时变控制器增益的方法在满足控制力矩饱和约束的同时取得了良好的跟踪效果。Matlab仿真结果显示,采用该方法设计的轨迹跟踪控制器可使系统跟踪期望轨迹,采取时变控制器增益的方法可使系统在跟踪过程中既满足了控制力矩饱和约束,取得了良好的跟踪性能。与其他设计方法相比,该方法能很好地将控制力矩饱和的情况考虑在内,控制器设计简单且具有良好的稳定性。

多传感器系统误差特性匹配的动态估计与补偿算法

针对非合作目标场景下多传感器系统误差估计的工程应用问题,提出了一种面向工程应用的多传感器相对系统误差动态估计与适配性处理算法(μ-DECA),提高了多传感器融合系统的精度和稳定性。建立了系统误差实时估计模型,设计了一种多传感器相对系统误差动态迭代估计与补偿算法,使得各传感器原始点迹和融合航迹的误差特性趋于一致,克服了多传感器系统点航迹关联的困难,保证了相对系统误差估计与补偿的正确性。通过不同设备多个场景的实测数据,验证了该方法能够补偿环境等因素对传感器系统误差的影响,提高了多传感器融合的精度和稳定性,改善了多传感器融合系统输出点迹的质量。

基于motif连通性的社区搜索方法

社区搜索的目标是从数据图中得到包含查询顶点的紧密子图,在社会学、生物学等领域有着广泛应用。针对现有基于子图连通性的社区模型的基础连通结构都是完全连通图,无法满足实际应用中用户对社区结构多样性的需求的问题,提出一种基于motif连通性的社区搜索方法,其中包括基于motif连通性的社区(MCC)模型以及两个相应的社区搜索算法——MPCS(Motif-Processed Community Search)算法和基于MP-index的社区搜索算法。MCC模型可以协助用户自由指定社区的基础连通结构,MPCS算法可以用来解决MCC的搜索问题。此外,提出两个分别针对motif实例搜索过程及所属社区判断过程的剪枝优化技术。最后,设计了MP-index以避免社区搜索过程中的冗余遍历操作。在多个真实数据集上进行实验的结果表明:剪枝优化可以使MPCS算法的耗时减少60%~85%,而基于MP-index的社区搜索算法相较于加入剪枝优化的MPCS算法,效率提升普遍达到了2~3个数量级。可见,所提方法在商品推荐和社交网络等问题上有着实际应用价值。

基于杂波感知的双闭环多假设跟踪方法

针对杂波环境下多假设跟踪方法计算量呈指数增长,不易工程应用的问题,提出了一种基于杂波感知的双闭环多假设跟踪方法。该方法在原有的算法框架中加入杂波感知与处理环节,通过减少杂波点迹的数量,大大地减小了虚假航迹的数量;采用双闭环结构对未稳定跟踪和已稳定跟踪的航迹分别进行处理,避免了由虚假航迹引起的聚类扩大或者合并问题,进一步减小了算法的计算量。通过仿真数据验证了该算法能够减小50%的计算量,同时也降低了虚假航迹的数量,由此验证了该算法的有效性。

巡检机器人数据处理系统在电缆排管工井验收中的开发与应用

城市电缆排管工井及变电站地下室等相关建筑空间狭小、光线差,验收过程存在不便和安全隐患。本文设计了一款搭载深度相机Azure Kinect的巡检机器人,可自动采集地下电缆工井内昏暗环境的深度图像数据和彩色图像数据。同时开发了一款数据处理软件,通过对原始数据的点云生成和拼接融合处理,构建出地下电缆排管工井的三维虚拟模型,并对该三维点云数据进行去噪、采样和平滑等处理,得到较为精确的数据模型,最后通过测量三维模型相关结构参数与工程数据对比,判定验收结果,检验工程项目质量问题,完成验收工作。

110kV变电站主变压器保护配置及原理

随着国民经济的迅速发展,电力需求日益增加,安全可靠供电显得越来越重要。用户对电能质量及供电的可靠性更高的要求,为了满足这一要求,关键问题之一便是要保证输配电网中重要的电气设备电力变压器的安全运行,合理选择相应系统特点的继电保护装置便显得更为突出。国内外变压器运行事故表明,短路事故是引起变压器损坏,从而影响电网供电的主要原因之一。本文首先简要介绍了变压器的组成以及对应一些常见的故障、异常工作状态下所采取的保护方式,然后对一个110kV变电所三相三绕组主变压器及其馈线继电保护的配置及相关的保护原理进行了详细的讨论,作为选购相应继电保护装置的依据。

基于图注意力机制超分网络模型的土建场景实例分割

针对变电站土木建设现场智能识别中的建筑工地施工场景复杂、目标识别分割困难及信息不对称等问题,本文提出了一种基于图注意力机制超分网络模型的智能识别场景解析技术,利用图卷积神经网络和注意力机制网络提取图像目标特征深层次信息,通过双线性插值与反卷积相结合的像素超分辨率技术处理得到清晰的图像目标物边界,实现变电站土建场景实例分割。结果表明,图注意力机制超分网络模型有效解决了航拍图像中目标物边界信息不丰富、实例分割精度差等问题,准确分割变电站场景目标物,目标物边缘界限清晰。

电力系统有功遗传算法解析

电力系统有功优化,从20世纪30年代开始就一直广受人们关注,电力系统运行的任务是保证系统安全、可靠、持续供电,在保证电能质量的前提下,提高电能生产输送的效率,尽量降低燃料使用费或供电成本。

高中化学教学中如何渗透环保意识

由于环境问题日趋严重,人们的生活环境及生活质量均受到一定程度的影响。作为环境污染中的一部分,化学污染也应受到人们的重视,由于人们缺乏环保意识,会排放一部分化学物质,使得环境受到污染。而在高中化学课堂教学环节为学生渗透环保理念,树立环保意识,让学生能够在学习化学知识的同时,也能具有环境保护的意识。

无增塑PVC电线导管配方及工艺探讨

一、前言随着改革开放的深入,基建项目如雨后春笋般的蓬勃发展。市场对电线导管的需求量越来越大,但由于金属管材的价格高,且其本身存在导电,耐腐蚀差等缺陷,使用户纷纷转向采用塑料导管取而代之。

混凝土桥梁检测与加固技术的应用研究

桥梁是我国交通不可或缺的一部分,混凝土桥梁若出现损害,不仅会带来一定的经济损失,还会给人民的生命财产安全带来一定威胁。所以,为了给桥梁安全、稳定运行提供有力保障,应充分重视起混凝土桥梁检测与加固技术的应用研究,通过定期检测与及时的加固来确保桥梁能够有良好的承受能力,有效延长桥梁的使用寿命。