单片机技术及应用课程“岗课赛证”融通实践研究

“岗课证赛”融通是将企业岗位能力要求、课程内容、技能竞赛和职业技能等级标准有机融合的一种注重实践和实用的教学培养模式。课程团队通过拆解竞赛项目,融入岗位能力要求,结合职业技能标准改革课程内容,进行项目化教学。最终以班级为试点,通过改革后的课程考核评价、学生和企业的满意度调查、学生竞赛获奖和技能等级证书获得情况来评估教学改革效果。结果表明,课程的改革与实践符合当前社会与产业的发展趋势,对于培养高技能人才起到了重要的促进作用,提升了学生的实际操作能力,也加强了学生职业素养的培养,学生在理论知识和实践技能上都能得到全面发展,更加适应未来的工作岗位需求。

欠驱动机器人系统稳定性与跟踪控制研究

欠驱动两自由度机器人Pendubot因其高度非线性和强耦合性,成为欠驱动机器人的研究热点,通常用于研究及验证非线性控制算法。根据Pendubot的机械结构及工作原理建立动力学模型,以该模型作为研究对象设计了PID鲁棒控制器,利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性,利用MATLAB/simulink进行仿真,仿真结果表明基于PID控制器设计的Pendubot机器人系统,其驱动关节和欠驱动关节能够很好地跟踪理想位置曲线和理想速度曲线,具有良好的跟踪性能。

航天器交会系统鲁棒非脆弱控制器设计

以航天器交会控制系统为研究背景,阐述了一种基于线性矩阵不等式(LMI)技术进行非脆弱制器设计的方法。在航天器交会的系统模型中考虑不确定参数的存在,利用Lyapunov函数方法对系统进行稳定性分析,设计所得的控制器存在条件以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出,可通过Matlab软件LMI工具箱进行求解。不同于已有的航天器交会控制器设计方法,这里考虑了控制器中存在的不确定参数,即非脆弱控制问题。最后,通过一个数值仿真实例证明了本文所设计非脆弱控制器的有效性。

“单片机技术应用”实践项目改革与创新--以全国大学生电子设计竞赛为例

针对现阶段高校“单片机技术应用”课程缺少综合设计实验、无法锻炼学生项目分析及设计等问题,受大学生电子设计竞赛题目启发,将竞赛题目周期信号波形识别及参数测量装置引入“单片机技术应用”课堂内,以设计实验装置为目的,不仅能够提高学生的学习兴趣、锻炼学生项目分析和设计的能力,同时也兼顾了“模拟电子技术”“数字电子技术”等多门课程的融合运用,提高了学生融会贯通的能力和实践操作的能力。同时以此为契机改革教学评价方法,以装置的完成情况为重点,以期为社会培养真正的技能型人才。

借鉴双元制模式的课程建设探索——以“西门子PLC和触摸屏应用技术”课程为例

“西门子PLC和触摸屏应用技术”课程是辽宁机电职业技术学院华孚仪表学院结合工业过程自动化技术专业的主要就业岗位和西门子新兴技术开设的一门专业课程。“PLC技术”作为工业过程自动化技术的核心课程,在传统教学模式中并不能突出其所具备的实践性,造成学习内容与就业岗位脱节。借鉴双元制教育模式,提出了项目导向型的课程教学模式,并将该模式应用于“西门子PLC和触摸屏应用技术”课程的教学改革中,以提高学生的主动性,培养工程实践技能,强化职业素养。

基于静力应变数据的BP神经网络损伤识别算法

为预防桥梁坍塌所造成的损失,设计一种以静力应变数据作为损伤识别因子的识别方法,并以实际桥梁的有限元模型为研究对象,通过有限元分析获取该模型的静力应变数据,训练并测试BP神经网络。MATLAB仿真测试表明:基于BP神经网络结构损伤识别算法能够准确地识别损伤位置和损伤程度,同时将该方法用于实际桥梁能够反映桥梁的健康状况。

基于云粒子群优化神经网络的损伤识别算法研究

以某实际桥梁为研究对象,利用ANSYS软件建立其有限元模型,通过对模型的有限元分析获得非噪声影响下静力应变数据作为损伤识别因子,同时引入云理论、粒子群算法,利用云粒子群优化BP神经网络(CPSO-BPNN)的方法进行结构损伤识别。该方法首先利用云理论设置自适应权重更新粒子速度和位置达到最优解后转化为BP神经网络的初始权值和阈值构造神经网络模型,然后利用有限元分析获得的非噪声影响下静力应变数据构成的样本空间训练和测试优化神经网络。仿真试验可以看出,基于云粒子群优化神经网络的结构损伤识别算法可以精确地判断出损伤位置及损伤程度,且结果具有稳定性。

基于LMI的鲁棒控制器的设计及在四轮转向系统中的应用

针对四轮转向非线性系统提出了一种鲁棒控制器算法,并以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出能够实现系统稳定的鲁棒控制器的充分条件。首先建立了四轮转向系统的状态方程,然后为了保证闭环非线性系统的跟踪性能,引入H∞控制理论,利用Lyapunov方法得到设计条件,并结合schur定理得到鲁棒控制器的存在条件。最后,通过MATLAB中的setlmis等函数得到鲁棒控制器的增益,验证该方法能够实现系统稳定。

基于W5500的网络通讯接口设计

设计了一种以IAP系列单片机为控制器的网络通讯接口电路设计方法。网络芯片使用集成TCP/IP协议的W5500以太网芯片,为实现数据的收发功能,通过单片机的I/O接口虚拟SPI总线连接方式,通过W5500通信接口能够实现不同智能系统之间的以太网互联,弥补传统传输方式的不足。重点解决通过IAP系列单片机控制W5500芯片的程序设计问题。W5500芯片支持10/100Mbps的数据通讯速率,避免在单片机中的协议栈移植,降低了程序设计的复杂性。

高职理实一体化课程教学改革探索——以“单片机技术及应用”课程为例

以提高学生实践能力、增强学生就业竞争力、培养适应社会需求的技能型人才为目的,针对现阶段高职院校单片机类课程在教学中存在的实践学时较少、缺少综合设计实验、考核更注重理论成绩等问题,围绕单片机教材、教学模式、教学项目、教学方法、考核方式进行教学改革探索,边实践、边研究,以期为社会培养真正的技能型人才。

基于LMI技术的船舶舵减摇鲁棒控制器设计

针对船舶舵减摇的鲁棒H∞控制问题,研究了一种基于线性矩阵不等式(LMI)技术的鲁棒H∞控制器构建方法。不同于已有的研究成果,假定船舶舵减摇系统模型中存在线性分式不确定摄动,即鲁棒控制问题。在特定的条件下,线性分式不确定摄动可以转化为范数有界的不确定摄动,因此,假定系统模型中存在线性分式不确定摄动具备更强的通用性。结合H∞控制理论和Lyapunov稳定性理论进行系统的稳定性分析,通过LMI技术描述船舶舵减摇的鲁棒H∞控制器的存在条件,该条件可被Matlab软件专用工具箱求解。最后结论,通过Simulink仿真实验证明了文章所研究的求解方法是有效的。

基于STM32的以太网总线温湿度监测模块设计

为了实现通过以太网通信技术传输温湿度监测数据的目的;采用一种以STM32单片机为控制核心的温湿度监测模块构建方法,创新点在于采用以太网通信协议完成监测模块与上位机的通讯,将STM32F410系列芯片作为主控制器,实时采集现场的温度、湿度数据,借助集成TCP/IP协议的W5500以太网芯片将数据传送至上位机。通过STM32F410的I/O接口虚拟SPI数据总线传输方式,完成对W5500的控制,实现以太网通讯架构;做了基于网络调试助手软件的太网数据通信功能实验;获得PC上位机能够接收到以太网传输的测量数据的结果;得到温湿度监测模块可实现与不同智能系统之间的网络互联,通过以太网通信技术的优点弥补传统数据传输协议缺点的结论。

基于网络传输的土壤湿度监测模块设计

本文设计了一种基于IAP15W4K61S4单片机为控制核心的土壤湿度监测模块。土壤湿度监测模块可实现与不同物联网设备之间的互联。

基于状态观测的非脆弱跟踪控制器设计

针对连续时间系统的跟踪控制问题,设计了一种基于状态观测技术的非脆弱跟踪控制器求解方法,目标是通过设计控制器使得被控系统的输出变量跟踪参考模型系统的输出变量。引入非脆弱控制理论,即假定控制器的参数不能精确执行。结合H∞理论、Lyapunov理论进行跟踪性能分析,以线性矩阵不等式(LMI)的形式得出跟踪控制器及观测器的求解条件。Simulink仿真实验显示,设计的控制器可实现跟踪控制且具有非脆弱性。