水产养殖多环境因子控制系统的研究

该文分析了国内工厂化水产养殖的现状和存在的问题 ,提出了以 PC机为上位机 ,以西门子 S7-2 2 4Program mableL ogic Controller(简称 PL C)为下位机的水产养殖多环境因子的计算机监控系统的设计方案 ,阐述了系统的硬件和软件实现方法 ,成功地应用在工厂化养殖鳗鱼生产中。试验结果表明 ,该系统操作方便 ,人机界面友好 ,性能价格比高 ,实时控制鱼池中的溶氧量、温度、p H值 ,使多环境因子稳定在最佳值附近。增产节能效果显著 ,为提高我国工厂化养殖水平提供了一项切实可行的技术措施。

采用图像处理技术对鱼体健康状况监视和预报

该文采用两台PC工业控制计算机分别为现场上位机和远程监控机,以多个PLC可编程控制器和多个单片机系统作为下位机,构成计算机集散监控系统。对养殖水体的多环境因子进行自动监测和控制。特别是当鱼类出现不适或死亡时,鱼体会侧翻,腹部白色的区域会暴露,根据其特点,利用数字图像处理技术可以实现对养殖现场中鱼类的健康状况进行实时监视和预报。首先将摄像头拍摄的现场图像灰度化,然后去除各种噪声干扰,得到质量较好的图像,最后对该图像进行数据统计和识别。对如何实现这种图像处理进行了具体描述,结果表明该系统具有良好的实用效果。

水产工厂化养殖智能监控系统

研制了一套工厂化水产养殖多环境因子智能监控系统。该系统采用图像处理和专家系统的方法对鱼病进行自动诊断和早期预报,采用移动GPRS无线通讯技术和互联网技术进行远程数据采集和监控。试验结果表明,该系统操作方便,人机界面友好,能实时监控鱼池中的多环境因子和在线鱼病诊断。

自抗扰控制器在三电机同步系统中的应用

在分析三电机同步控制系统数学模型的基础上,提出了基于自抗扰控制器的三电机同步控制系统。利用扩张状态观测器的双通道补偿作用,统一观测系统的总扰动以及速度张力之间的耦合影响并加以补偿,使控制对象被近似线性化和确定性化;对自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)进行了优化,在保证较快的动态响应的前提下减小算法计算量,增强控制器的实用性。结合S7-300PLC构建实验平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力的测试实验。实验证明,该控制系统实现了速度和张力的解耦控制;具备了较好的动静态性能及较强的抗干扰能力;具有较好的鲁棒性。

二阶自抗扰控制器在三电机同步系统中的应用

分析了三电机同步控制系统数学模型,结合自抗扰控制理论特点,提出了一种新的基于二阶自抗扰控制器(ADRC)的三电机同步系统控制方案。设计了三个二阶ADRC分别对速度控制回路和两张力控制回路进行控制,实现了系统速度和张力之间的动态解耦。在二阶ADRC中,扩张状态观测器将系统模型内扰、外扰以及速度张力之间的耦合影响统一视为系统总扰动,对系统总扰动进行实时观测和补偿。结合西门子S7?300 PLC构建了实验平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力测试实验。结果表明:二阶ADRC控制器不仅实现了三电机同步系统中速度和张力的解耦控制,还提高了系统的抗干扰能力,使系统具有较强的鲁棒性。

基于GPS的自学习导航游弋式水质监测系统设计

针对水质监测系统单点定位测量范围有限,多点定位测量成本高的问题,设计了一种自动导航游弋式水质监测系统。首先,采用CC2530芯片作为游弋船的运动主控制器和小船的遥控控制器,其中船上的CC2530模块作为Zigbee网络的汇聚节点,遥控器中的CC2530模块作为终端节点,通过遥控器实现测量船的现场手动路线示范遥控;其次,将小船运动控制芯片,数字传感器和GPS定位模块通过485总线连接到GPRS模块,再通过GPRS网络将信息上传到服务器,服务器对水质参数信息进行解码还原存入数据库,对各测量点GPS地理信息进行存储,自学习出合理的自动导航测量路径;最后,自动方式下,根据自动导航测量路径,测量船自动运行,服务器与Android客户端进行数据交互,实现对水质信息的多点移动监测。该系统不仅增加了测量范围,也降低了测量成本,可以广泛用于水产养殖、江河管理和城市供水的水源取水口的水质安全监控。

模糊自抗扰控制的三电机同步协调系统

针对三电机同步协调控制系统存在速度与张力难以解耦的控制问题,分析三电机同步控制系统数学模型,提出一种基于自抗扰控制技术的控制方案;根据三电机同步协调特点,对主电机转速控制采用模糊一阶自抗扰控制器,对两两电机间张力控制采用模糊二阶自抗扰控制器。通过设计的三电机S7-300协调控制系统实验平台,对电机转速控制性能和解耦性能进行实验。实验结果表明,模糊自抗扰控制的三电机同步协调控制系统与传统的PID控制的系统相比较,提高了动态性能和稳态精度,实现了速度与张力的解耦、张力与张力间的解耦,具有快速稳定的控制性能。

基于物联网和GIS的水产养殖测控系统平台设计

针对水产养殖水质多参数监测的需求和现有水质环境监测系统存在的问题,设计了一种基于物联网和地理信息系统(GIS)的水产养殖测控系统。通过整体性能的研究分析,设计了测控系统平台的3层体系架构(传感控制层、传输层和应用层),提出了自顶向下、逐步求精以及模块化、结构化的设计方法;根据采集数据传输的可靠性、稳定性等要求,提出WiFi网状组网的配置方法,设计了系统硬件的供电模块;研究了本地服务器、中心服务器和控制模块软件系统;通过网络丢包率测试和水质溶氧量分析,验证了系统数据传输的可靠性,并在溶氧超出范围后自动控制增氧机,有效地调节池塘溶氧量。相比于传统的水产养殖远程监控系统,该系统通过物联网和GIS技术的融合,实现了水质环境的远程无线测控和区域化水产养殖管理,因此能够大大推进水产养殖智能化、自动化系统建设的发展,适应水产养殖的需要。

同时检测高次谐波和无功电流的新方法研究

有源电力滤波器是当前对电网中谐波污染的有效手段 ,基于瞬时无功功率理论提出了一种能同时检测瞬时无功电流和高次谐波电流的检测方法 ,研制了采用这一检测方法的 80 C196 KC有源电力滤波样机 。

一种新型零电压零电流PWMDC/DC全桥变换器的研制

利用耦合输出电感进行次级箝位移相控制;采用了无损耗元件及有源开关的简单辅助电路;副边整流二极管的电压应力和传统的硬开关电路一样小;轻载时箝位电容的充、放电电流能根据负载情况自动调整,可保证在很宽的负载范围内变换器都有高效率;辅助回路二极管Dc可以实现软关断,因而反向恢复影响小;本变换器不存在原边环流,因而可以提高变换效率.文中分析了该新型拓扑的工作原理,提出了参数设计依据,进而推导了变换器各种状态时的参数计算方程;采用此方案成功研制了48 V/20 A软开关电源,进行了参数设计,并给出了其仿真和试验结果.试验结果表明该变换器在1/3负载以上时效率可以高达92%以上.

两电机同步系统的神经网络控制

在对两台感应电机同步系统模型分析的基础上,依据同步系统的结构特点和控制要求,结合人工神经网络的非线性映射、自适应、自学习等能力,提出一种新的基于神经网络的两电机同步系统控制方案,其中神经网络控制器由基于RBF网络整定的自适应PID控制器和神经元解耦补偿器两部分组成.两个自适应PID控制器分别对速度控制回路和张力控制回路进行自适应控制,使系统具有更强的适应能力、更好的实时性和鲁棒性;神经元解耦补偿器综合两控制回路的耦合作用,通过训练网络权值,补偿各回路之间的耦合影响,实现速度和张力的解耦.试验结果表明:采用神经网络控制方法可以实现两电机同步系统中速度和张力的解耦控制,系统具有良好的动静态性能.

基于PROFIBUS现场总线的装箱机械手控制系统

介绍了某醋厂灌装生产线装箱机械手控制系统,该系统由S7-300 PLC控制器、触摸屏、伺服放大器、同步伺服电机、机械手等组成。以S7-300 PLC作为主控制器,通过PROF IBU S-DP现场总线来控制伺服放大器以及现场执行设备,伺服放大器驱动伺服电机通过减速箱带动机械手进行精确的速度和位置控制。旋转变压器采样速度和位置从而构成速度、位置双闭环控制。抓、放瓶过程分成多段速度,在各段采用不同的P I调节参数,从而有效消除抖动。系统可以实现自动寻参考点,自学习、手动操作,自动操作4大功能。自安装调试成功以来,系统运行良好、性能可靠,极大地提高了劳动生产率。

工厂化水产养殖智能监控系统

采用PC工业控制计算机为上位监控机,以多个PLC可编程控制器和多个单片机系统为下位机,构成计算机集散监控系统.采用图像处理的方法对鱼病进行自动诊断和早期预报,采用移动GPRS无线通讯技术和互联网技术进行远程数据采集和监控.试验结果表明,该系统能对养殖水体的温度、氨氮含量、溶解氧含量等重要环境因子进行自动监测和控制,系统操作方便,人机界面友好,能在线进行鱼病诊断,使水产品能处在最适宜生长的环境下,达到增产、节能、减轻工人劳动强度的效果.

基于神经网络控制的三电机同步系统

设计了基于神经网络的三电机同步控制系统.首先,给出了三电机变频调速系统的数学模型.其次,基于该模型设计的新系统包括:3个BP神经网络在线自整定参数的智能PID控制器,分别对系统中的速度和2个张力变量进行自适应控制;1个神经元解耦补偿器,通过训练网络权值,补偿各回路之间的耦合影响.最后,基于西门子S7-300PLC构建平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力的试验.结果表明,与传统PID参数控制系统相比,该系统能够根据不同的运行工况自动获得较优的PID参数,且对系统速度和张力实现了较好的解耦控制,具备了较好的动静态性能及较强的抗干扰能力.

一种新型的溶解氧、pH值、温度智能监控器

设计了以PC机为上位机,以西门子S7—224PLC为下位机的一种新型的溶解氧、pH值、温度智能监控器,阐述了系统的硬件和软件实现方法,成功地应用在工厂化养殖鳗鱼生产中。试验结果表明,该系统操作方便,人机界面友好,性能价格比高,实时控制鱼池中的溶氧量、温度、pH值,使多环境因子稳定在最佳值附近,增产节能效果显著。

基于数字控制的移相全桥ZCT变换器

基于对多种全桥零电流变换器的研究,提出一种新型的零电流转换(ZCT)PWM全桥DC/DC变换器.运用辅助电路的谐振电感实现主开关管的软开通,在全负载范围内实现所有有源开关管的零电流开关(ZCS)和输出整流管的软换流.采用ARM芯片LPC2214作为控制器,设计了变换器数字控制系统,成功研制了一台1 kW,25 kHz的软开关电源,并进行了电路试验.结果表明,基于该拓扑的数字控制PWM全桥变换器损耗小、成本低,变换器的最高效率超过了91%,具有较好的发展前景.

复合自抗扰在三电机同步控制系统的应用

针对自抗扰控制器(ADRC)算法复杂、参数多且调节耗时耗力的问题,对ADRC结构进行优化的基础上,设计了基于径向基函数(RBF)神经网络的复合ADRC。该控制器利用RBF神经网络实现对被控对象的在线跟踪,获得ADRC参数的在线调整信息,从而实现ADRC参数的在线自调节功能,并将此方法运用于三电机同步控制系统,结合西门子S7-300 PLC构建实验平台,在PLC上实现基于RBF神经网络的复合ADRC控制算法进行速度控制实验,实验结果表明该方法不仅能实现部分参数的自调节功能,而且能使超调量降到最低甚至实现速度的无超调调节,提高了系统的动态性能和稳态精确度。实验结果证明了该方法具有实际应用性。

基于改进欧式聚类的工件分割方法

针对多工件检测中的单工件分割环节出现的欠分割和过分割问题,提出一种基于相邻工件区域识别的改进欧式聚类分割方法。首先将采集的点云直通滤波以获得感兴趣区域;然后基于离群点判定、法向量夹角和密度聚类的区域识别算法识别相邻工件区域;最后结合基于K近邻的自适应欧式聚类分割点云。结果表明,所提方法的分割精度在95%以上,能准确从场景中分割出单工件的感兴趣区域,并且分割效果较为稳定,可为后续的工件缺陷检测工作奠定基础。

多变量单神经元自适应PSD控制器在多电机同步控制中的应用

以多变量非线性强耦合的多电机同步控制系统为研究对象,针对电流跟踪型SPWM变频器供电的感应电机系统,在α,β静止坐标系下,建立两台电机系统的统一数学模型。采用多变量单神经元自适应PSD控制器,实现了多电机的转子转速和皮带张力的解耦控制。仿真和实验结果证明了该控制器具有较高的快速性和控制精度且具有较强的鲁棒性。

基于单片机的高精度数字直流电流源设计

本设计以单片机系统为核心,实现了直流电流源的程控电流输出。设计分电源,AD和DA转换,电流源输出,显示和控制模块。系统使用12位的AD和DA芯片,提高了输出电流的精度;输出模块引入PI控制器,有效控制了电路的非线性失真,输出电流无静差跟踪电流给定。实验结果表明:给定电流在20mA-2000mA内变化时,系统输出电流误差小于1mA,电流纹波小于0.2mA。