水下滑翔机轻量化建模及执行器约束下非线性MPC控制器设计

针对现有水下滑翔机模型非线性程度和维度过高以及难以设计有效的工程化控制器的问题,首先根据水下滑翔机的运动机构组成及工作原理,忽略建模过程中的次要影响因素,对水下滑翔机进行轻量化建模以降低模型非线性度及复杂度,并通过对比验证证明了轻量化模型的有效性。随后,针对纵垂面运动进一步精简动力学方程,发挥该模型维度低、计算量小的优点,引入状态和控制量的实际约束,设计了贴合实际的实时线性化模型预测姿态控制算法。数值仿真结果证明,在±17.4°和±22.5°等水下滑翔机常见工况下,所提出的基于轻量化模型的控制算法可有效快速追踪期望姿态,且上升时间和稳态调节时间均比传统控制器提高70%以上。

miR-23a-3p与miR-182在结直肠癌患者外周血中的异常表达及其临床意义

目的探讨miR-23a-3p与miR-182在结直肠癌患者外周血中的异常表达及其临床意义。方法选取2021年6月至2022年6月我院收治的30例结直肠癌患者为观察A组,30例结直肠良性肿瘤患者为观察B组,同期30名健康体检者为对照组。采集观察A组、观察B组治疗前空腹静脉血以及对照组体检时空腹静脉血,使用实时荧光定量PCR仪测定miR-23a-3p、miR-182水平;比较miR-23a-3p、miR-182单独及联合检测对结直肠癌的诊断效能;分析结直肠癌临床因素与miR-23a-3p、miR-182的关系。结果观察A组、观察B组的miR-23a-3p、miR-182水平高于对照组(P<0.05);观察A组的miR-23a-3p、miR-182水平高于观察B组(P<0.05)。miR-23a-3p、miR-182联合检测诊断结直肠癌的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、曲线下面积(AUC)大于miR-23a-3p、miR-182单独检测。不同家族史、淋巴结转移、病灶大小、临床分期的结直肠癌患者miR-23a-3p、miR-182水平比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论家族史、淋巴结转移、病灶大小及临床分期与结直肠癌患者miR-23a-3p、miR-182水平有密切联系,且miR-23a-3p与miR-182检测在结直肠癌临床诊断中均具备一定价值,二者联合应用可提高结直肠癌早期诊断的准确性。

皮下持续负压引流术联合中药口服对结直肠癌患者术后切口感染率、白细胞变化及免疫功能的影响

目的 研究皮下持续负压引流术联合中药口服对结直肠癌患者术后切口感染率、白细胞变化及免疫功能的影响。方法 随机选取2017年1月—2021年12月潍坊市中医院收治的200例结直肠癌并且行腹腔镜手术的患者作为研究对象,按照随机数表法分为观察组和对照组,每组100例,观察组采取皮下持续负压引流术联合中药口服的治疗方式,对照组采取传统治疗方式,分析对比两组术后切口感染率、免疫功能指标、离床活动所需时间、进食恢复所需时间、住院时间、红细胞、白细胞以及血小板计数水平、血清肿瘤标志物水平等。结果 观察组术后切口感染率为2.00%,低于对照组的20.00%,差异有统计学意义(χ^(2)=16.548,P<0.05)。观察组免疫功能指标明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组离床活动所需时间、进食恢复所需时间、住院时间均短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组红细胞、白细胞以及血小板计数水平均优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组治疗后癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)、糖类抗原199(carbohydrate antigen199, CA199)、糖类抗原125(carbohydrate antigen125, CA125)均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 皮下持续负压引流术联合中药口服能够有效降低结直肠癌患者术后切口感染率,改善患者免疫功能,并且对降低住院时间、加快进食等均有益处。

MEMS陀螺双通道数字接口系统设计

针对现有的MEMS陀螺接口系统只能对一个陀螺进行测控导致标定测控效率低下的问题,提出了一种新型的可同时对两个陀螺进行测控的MEMS陀螺双通道接口系统架构,并设计了一套与之对应的MEMS陀螺双通道测控电路,包括前端模拟电路、后端数字系统和人机交互终端。通过设计的人机交互系统对整个系统的全部功能进行了测试,其中扫频、锁相、稳幅、线性度和零偏稳定性等功能均能正常运行,在实际使用测试中相较于单通道接口系统测控效率提升到2倍以上。

基于SOPC和量子框架的电控机械式变速器电控系统

针对传统嵌入式系统开发中软/硬件分离以及软件开放性不足等问题,提出利用软/硬件协同设计和量子框架的综合解决方案,形成了"五层/三总线/一框架"的软/硬件综合开发结构,并将其应用于AMT电控系统的设计中。实现了针对NiosⅡ软核的量子框架移植,并设计了AMT主活动对象的层次状态机。实现过程及试验结果表明,此种设计方案可提高系统开发的灵活性和软件的质量。

复杂多通道带乘性噪声系统的最优固定域平滑算法

研究 1种在更弱的乘性噪声限制条件下系统的状态最优估计算法。在最优滤波算法的基础上 ,进一步给出了在线性最小方差意义下最优的固定域平滑算法。

电控机械式变速器控制系统UML建模与实现

引入面向对象的分析方法,采用统一建模语言UML对电控机械式变速器控制系统的功能、对象结构、行为和活动以及实现方式等建立了一整套模型。UML模型经过适当转换,可以基于量子平台实现从模型到代码的自动生成。该方法在开发、维护和代码重用等方面较传统的前后台系统开发模式具有明显优势。

基于P89C51RD2 IAP功能的数据存取与软件升级

分析Boot ROM中的部分源代码,重点是IAP功能以及ISP和IAP的相互关系;应用IAP功 能将剩余程序空间转化为数据空间,以及自编ISP程序来实现仪器的软件升级。

基于6LoWPAN的海洋台站监测系统

针对目前海洋台站监测系统自成体系、数据共享程度差、参数添加困难等问题,设计了一套基于6LoWPAN的海洋台站监测系统,由基于无线个域网的数据采集系统与云端数据库组成。文中对传感器节点进行模块化设计,搭建云端数据库用于存储及同步推送至Web端供用户访问,设计的监测系统可实现环境参数的动态添加以及数据的实时网络共享,并具有较低的成本和功耗,实验结果证明了该设计的可行性。

汽车巡航控制系统的模糊控制与应用

本文介绍的数字式汽车巡航控制系统以ATmega16为主控单元,以模糊PID作为控制算法。详细给出了此系统的硬件设计框图、软件流程及模糊PID算法的具体设计。

基于分光光度法的多量程海水营养盐原位传感器检测系统设计

针对传统海水营养盐检测方法不能满足海水营养盐长期原位监测需求的问题,研制了一种基于分光光度法的多量程海水营养盐原位传感器检测系统,通过对系统的高度集成及对多量程检测、低功耗技术、漏液保护技术的应用,实现了对海水5项营养盐参数快速、宽范围、高精度的原位测量。经过实验室和青岛中苑码头现场测试,表明本营养盐传感器检测系统具有低功耗、高可靠性能,可满足对5项营养盐参数的快速精确测量要求,实现了对海水营养盐参数的原位监测,为相关部门及时了解海洋生态环境和水体富营养化程度提供了数据支持,具有重大现实意义。

基于UML和Simulink的水下绞车控制系统研究

针对传统的嵌入式软件设计方法中存在的可靠性低、软件质量差等问题,提出了将统一建模语言UML和Simulink工具相结合的设计方法,并将其应用于水下绞车控制系统的开发过程中。通过使用Simulink/Stateflow工具对基于UML建立的状态机模型进行了功能仿真,再通过Simulink/Embedded Coder工具将状态机模型转换成可以运行在嵌入式硬件平台上的ANSI C代码。研究结果表明,利用该设计方法生成的代码可以准确地控制水下绞车实现多工况运行及多模式切换,且在开发效率、可维护性和可靠性等方面均优于传统设计方法。

基于CAN总线的海洋水文气象观测系统设计

设计了海洋水文气象观测系统,将传感器和主控器通过CAN总线联系起来,设备之间的拟合度较小,具有了更高的开放性、可维护性和稳定性。系统对硬件电路进行模块化设计,传感器模块采用了通用化设计,可搭载不同传感器,并根据相关规范定时采集传感器数据;主控模块配备MCGS显示屏、GPRS无线传输模块和微型打印机,通过CAN总线收集传感器信息,并定时发送到岸站系统。在CAN2.0A/B协议的基础上,设计规划出适合于水文气象系统的CAN应用层协议,并以STM32为主控MCU实现了该协议;制定编写了分层的软件架构,并使用UML状态图对系统顶层结构进行了状态设计,明确了处理数据采样任务和辅助任务之间的接口和跳转关系。

基于LabVIEW的DBW型轿车AMT数据采集系统设计

利用LabVIEW编写了DBW型轿车AMT系统的数据采集系统,在不影响AMT系统工作的前提下进行相关的数据监控,解决了多种设备数据采集的时间同步及后续处理的归一化和标准化问题。

基于散射法及透射法的浊度检测系统设计

针对浊度测量方式多样且适应范围不同及浊度检测误差补偿准确度问题,对浊度检测系统的测量方式、光源驱动、量程自动切换、软件标定和温度补偿等方面进行了研究。通过对浊度测量原理的分析,设计了基于散射法及透射法的新型探头及浊度检测电路,利用该新型探头对浊度进行了信息采集,采用分段标定的方式对检测系统进行了软件标定,并对检测系统进行了温度补偿。研究结果表明:该浊度检测系统能实时检测浊度信号,具有量程自动切换、数据处理、软件标定、温度补偿等功能,该检测系统能够准确测量0~1 000 NTU范围内待测溶液的浊度,且测量精度在±1%FS以内。

一种基于两电极体系的电导率检测系统

针对电导率检测过程中宽量程信号采集和误差补偿准确度问题,对电导率检测系统的交流激励源、高精度信号采样、量程自动切换、软件标定和温度补偿等方面进行了研究。通过对两电极体系的原理分析,设计了两电极体系的检测电路,利用精密电阻箱建立了电导率输出量与输入量之间的关系,使用电导率标准液进行了温度补偿模型测试,并基于STM32微控制器进行了该电导率检测系统实验。研究结果表明:该系统能实时检测电导率信号,具有量程自动切换、数据处理、软件标定、温度补偿等多项功能,并且检测系统的相对误差小于0. 5%。

水下方位/CTD数据记录仪硬件在环测试系统研究

为解决传统的纯软件仿真中存在的误差大、可靠性低等问题,将硬件在环测试技术应用到水下方位/CTD数据记录仪开发过程中。提出了在仿真系统中尽可能接入实物取代相应的数学模型的设计方法,将硬件系统搭建与LabVIEW图形化编程相结合,用于模拟传感器的参数和记录仪的采样过程,并通过参数的比对来验证记录仪工作的可靠性;通过抽取实际海试特征数据完善了仿真参数。研究结果表明,利用该方法可以使仿真结果最大限度地接近实际海况,且可以增加模拟测试系统的实用性和可靠性,也可用于仪器出厂前的全面功能测试。

STM32L水下记录仪的软硬件低功耗设计

以水下记录仪为例,从硬件和软件两方面研究了基于STM32L系列微控制器的低功耗设计技术及本仪器所采用的方法。对系统组成及功能进行分析的基础上,设计了记录仪的低功耗策略。在硬件方面选用低功耗、高效率器件,并采用供电控制方法。在软件方面采用层次化、标准化的软件架构,减少代码冗余量。最后通过电压和电流对照实验,证明了本系统低功耗设计的有效性。

基于模糊PID的小型ROV定深运动控制仿真

针对小型ROV定深运动的非线性、时变性及干扰因素复杂等问题,对小型ROV的定深运动控制进行研究。根据小型ROV的形体结构,建立小型ROV定深运动控制模型,通过对传统PID控制及模糊控制的学习,将模糊技术与传统PID控制相结合,设计基于模糊PID的小型ROV控制器,并在Simulink仿真环境中将模糊PID控制与传统PID控制的控制效果进行仿真比较。实验结果表明,基于模糊技术的PID控制器能有效提高系统的响应速度,减少系统的超调量,并提高系统的抗干扰能力,更有利于小型ROV的定深运动控制。

以太网技术在ROV通信系统中的应用研究

为解决以往水下有缆机器人(ROV)通信系统中视频、数据、控制信号需要分不同线缆传输的问题,将以太网通信技术应用到ROV通信系统中,根据ROV通信系统的功能需求分析,在ROV控制系统中设计了一种星型拓扑结构的通信网络。在硬件方面,视频、数据、控制信号的传输共用同一信道,简化了通信系统的硬件结构;在软件方面,视频信号采用TCP/IP体系中的一个应用层协议—RTSP进行了传输,数据和控制信号则直接采用TCP/IP进行了传输,实现了3种信号全双工并行传输。研究结果表明:该通信系统能够满足ROV通信的需求;与以往的ROV通信系统相比,该通信系统具有更高的通信速率和稳定性,而且硬件结构简单,能够直接内嵌在ROV控制系统中。