基于专利地图的企业专利布局设计研究

合理的专利布局设计能够使企业全面掌握行业内的技术实力,准确识别竞争对手,抢占技术制高点.专利地图可以将相关专利信息系统化、直观化、图形化,为了解行业动向、指引研发方向,从而进行专利布局提供依据.从专利布局角度出发并结合专利地图知识,将企业专利布局设计流程简化为4种模型,即专利数据采集模型、企业发展状态模型、竞争对手定位模型和技术潜力发展模型,通过对每一种模型的制作和分析,使企业明确自身的发展状态、竞争者的威胁以及行业技术发展潜力,从而有效地进行专利布局设计,提高竞争力.最后以金刚石工具行业中的某企业为例进行验证.

基于生物-技术特征类比的产品概念设计方法研究

类比设计的目标在于将其他领域的设计知识转移到目标领域,因此能够有效提高新产品设计的效率.按照类比源的不同,将类比设计分为基于人造系统的类比设计、基于生物系统的类比设计和基于规则的类比设计,并针对第2类类比设计进行研究.基于类比设计的过程,提出基于通用属性和通用操作的生物和技术功能的形式化描述方法,总结出通用属性特征集和通用操作特征集,并提供了一种定量化计算生物系统与产品系统之间相似程度的方法,归纳了将生物原型转化成为技术系统的流程.最后,以一种婴儿体温测温降温仪为例进一步验证本方法的有效性和实用性.

基于Petri网的产品建模及其时序改进方法

为构建系统功能和行为模型以实现系统功能与行为优化,将Petri网建模语言应用于系统行为描述过程,提出一种行为建模与时序优化方法,对系统的动作时序进行改进。将技术系统中的能量流、物料流及信息流元素与有色Petri网结合,定义了系统行为建模语言。将系统行为分为串联、并联及反馈三种类型,并据此提出技术系统行为评定方法,提供系统动作时序的改进目标。提出5条行为优化路径及基于Petri网层次化建模过程的自顶向下行为优化方法,为系统动作时序的改进提供了方向与优化过程模型。将该产品行为建模方法与时序优化过程应用于一种纽扣电池阴极自动扣圈机的改进设计中,验证该行为优化过程模型的有效性。

基于TRIZ实例解到领域解的类比转化过程研究

为提高发明问题解决理论实例解向领域解转化的效率,将类比思维方法应用于该转化过程中,提出系统化的过程模型,为该过程的计算机化提供了参考框架。对目标设计进行功能分析及表征,并以此检索类比源,找到实例解。依据技术系统的组成要素,提出类比源的选择依据及定性相似性分析方法,初步筛选源设计方案。利用改进的模糊层次分析法对候选源设计方案的衡量指标进行权重赋值,并借助于加权欧式距离,对类比源的优先度进行定量分析及排序,提供最优类比源,指导概念设计。将该过程模型应用于背负式枸杞采摘机的改进设计中,提出一种新型采摘机的概念设计方案,证明了该方法的有效性。

基于改进SBF模型的类比设计过程研究

类比设计是利用已有系统的问题解决方案或过程解决相似系统目标问题的创新设计方法。知识表征是类比设计的重要环节,为类比源检索和类比映射提供基础。针对结构-行为-功能(SBF)模型的不足,提出了改进的SBF建模规则,以更合理地表征设计知识。在此基础上,提出功能相似匹配和行为相似匹配的类比源检索方法,及以行为和结构映射为核心的4种类比映射路径,从而形成系统化的类比设计过程模型。该方法有助于设计者扩展设计空间,提高产品创新设计的效率。最后,以双导梁式架桥机的改进设计为例,验证上述研究的可用性和有效性。

四轮驱动AGV自适应反演终端滑模轨迹跟踪控制

针对四舵轮驱动AGV在移动、运载过程中参数耦合、扰动不确定的非线性模型,提出一种自适应反演非奇异终端滑模轨迹跟踪控制策略。对四驱AGV的运动模型进行分析和描述,并分解为速度和力矩两层控制回路,基于Lyapunov稳定性理论,利用自适应反演法设计速度控制率解决非线控制问题,采用非奇异终端滑模调节输出力矩,消除参数耦合和不确定干扰的影响。仿真结果表明,控制策略对模型参数不确定及有界扰动具有鲁棒性,能实现快速稳定的轨迹跟踪。

面向工业企业的能耗智能监测系统设计

针对当前工业企业厂区规模大、能耗监测点数量多且分布范围广等问题,设计基于物联网的能耗智能监测系统。系统由以STM32F103C8T6为核心的采集终端与以i.MX287为核心的智能网关组成,实现能耗数据的分布式采集、传输、解析和计算要求。设计基于GA-LSTM算法的云雾融合模型对企业能耗值进行预测,进而发现能耗节约空间,指导企业制定生产和调度计划,从而更好地实现节能减排的目的。测试结果表明,系统具有良好的稳定性和实时性,能耗预测准确性较高,有一定的应用与推广价值。

差速驱动AGV时变反步鲁棒自适应轨迹跟踪控制

为确保差速驱动AGV在不确定性干扰以及复杂环境下,能够进行移动、搬运等任务,同时保证运动精度及稳定性,提出了一种时变反步鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略,用于解决差速驱动AGV的轨迹跟踪控制问题。首先,对差速驱动AGV进行数学描述,对其运动学和动力学分析建模;其次,根据运动学模型,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计时变反步运动控制器作为外环控制器;然后,依据其非线性动力学模型设计鲁棒自适应滑膜控制器作为内环控制器;仿真实验结果表明,制定的控制策略有效,保证了对有界干扰以及模型参数不确定性的鲁棒性,并能快速达到稳定。

基于CTT的企业专利布局分析研究

企业要在知识产权竞争中全面、快速掌握行业内的技术信息,识别竞争对手,抢先占领市场,合理的专利布局分析至关重要。专利地图可以将相关专利信息图形化、系统化、直观化,为专利布局提供依据。基于CMT分析法,从专利出发,提出3个维度指标分别为能力(Capability)、技术(Technology)和时间(Time)的CTT三维分析法,并将其与专利地图分析相结合,应用于企业专利布局的研究中,建立了面向企业专利布局的三维分析模型,即技术分布模型、技术进化模型和竞争态势模型。通过该模型的分析,研究者可以准确把握某行业的专利申请情况,挖掘技术空白点和研发方向,提高企业的技术实力。以金刚石工具技术领域为例,利用该方法对其专利布局情况进行分析研究。

基于物联网的施工升降机监测系统设计

针对施工升降机监测系统监测效率低,监测参数不准确的问题,设计了一种基于物联网的施工升降机监测系统。利用物联网的三层架构实现数据采集、处理和传输功能;通过设置阈值实现施工升降机预警功能。同时使用九轴加速度传感器来获取加速度、速度和高度的实时状态,并运用楼层高度监测原理对传感器进行校准,以提高数据采集的准确性和实时性。实验结果表明:设计的监测系统的监测效率、准确性和实时性均有所提高,可以满足施工升降机监测功能需求。

基于信息融合的餐饮油烟监测系统设计

为了实时监测餐饮油烟排放状况,提高监测准确性,提出基于信息融合的餐饮油烟监测系统。终端以STM32为驱动传感器的控制中心,以MS1100传感器、MQ—7传感器、TGS2600传感器检测油烟参数(甲苯、甲醛、CO、苯类的浓度);信息处理以i.MX287处理器为计算单元,将云端计算迁移到i.MX287;油烟参数通过遗传算法优化的反向传播(BP)神经网络融合,提高了系统效率以及监测准确率。利用SIM900A的GPRS功能,将油烟监测情况、风机净化器开关状态上传至服务器进行数据显示。测试表明:所提系统监测准确率高,能满足餐饮油烟的监测要求。

基于改进差分进化算法优化的塔机防摆控制研究

针对欠驱动四自由度塔式起重机定位防摆控制问题,建立了未经线性化的塔式起重机动力学模型,提出了一种基于改进差分进化算法优化的防摆控制器。通过严格理论分析证明了闭环系统的渐近稳定性;在传统差分进化算法研究的基础上,对变异策略进行了改进,采用自适应策略动态更新交叉概率,并应用于塔式起重机防摆控制器的参数整定过程中,提高了控制系统的性能,降低了参数整定难度;最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台进行了控制模型的对比仿真试验。研究结果表明:改进后的差分进化算法在参数优化过程中收敛速度快、寻优能力强,不易陷入局部最优;经改进差分进化算法优化后的防摆控制器跟踪速度更快,且能够将负载摆角限制在允许的范围内,能够提高塔式起重机运输效率与安全系数。

基于物联网的建筑工地扬尘监测系统设计

针对建筑工地扬尘监测中存在监测面积广、网络布线难、监测环境恶劣且传感器易受干扰等问题,设计了一种基于LoRa的物联网(IoT)建筑施工现场扬尘监测系统,利用物联网的三层架构对数据进行采集、上传和处理,实现了对施工过程中扬尘情况实时监测并对异常情况进行报警的功能。同时运用卡尔曼滤波算法对节点数据进行处理,可以有效地减少环境噪声对传感器感知数据的干扰,显著地提高了数据采集的准确性和实时性。实验结果表明:设计的系统性能稳定、准确性和实时性高,可以满足对建筑工地扬尘监测的要求。

基于ROS的可重构多差速驱动重载AGV系统架构设计及实现

在高端装备制造业中,普遍存在着大质量、大尺寸部件的搬运移载操作问题,根据不同的搬运任务和现场工况会设计不同结构,不同尺寸的重载AGV,为了便于在设计阶段,重载AGV可进行模块化选装,控制系统实现可重构,提出一种基于ROS的可重构多差速驱动重载AGV软硬件架构方法,在面对不同工作环境和现场工况,设计人员进行模块化选装,形成硬件可重构,软件根据硬件模块的选装情况进行自重构,从而缩短重载AGV的设计加工制造周期。重载AGV的这种软硬件可重构设计模式在实际工作中表现出高效性、鲁棒性和高泛化能力。

基于物联网与云雾模型的工业电力监测系统

工业生产中的电力监测具有数据量庞大,高实时性,监测对象分布范围广的特点,传统的物联网模型和系统无法满足其高并发、高实时、多分布的特性,针对此,提出并设计了一种基于物联网与云雾模型的工业电力监测系统。系统以云雾结合的物联网模型为依托,利用雾节点中冗余的计算能力在网络边缘处初步利用以减轻云平台计算负担。以MQTT协议为基础实现工业电力数据的实时传输,利用云计算在管理中心提供存储资源;同时设计了基于密度峰聚类的异常能耗数据判断雾模型,实现了电力海量数据的分布式存储和计算要求。测试结果表明,系统具有较好的实时性和稳定性,初步具备雾计算的能力,能够解决电力监测的一些关键性问题。

基于模糊控制的重载AGV控制系统设计

为了提高盾构管片厂的生产效率,降低生产制造环节中的运输成本,设计了一套AGV车载控制系统。车载控制系统主要包括主控制器模块、无线通信模块、磁导航模块、驱动模块、安全装置模块和定位模块等。针对AGV在沿规定路线行驶时,由于外界不确定因素导致AGV偏离既定路线的问题,设计了二维模糊控制器来进行轨迹纠偏。在盾构管片生产厂进行了AGV的控制系统测试实验,实验结果表明,所设计的控制系统方案可行,模糊控制器的控制性能可以满足管片生产厂的实际工作要求。

基于APF的AGV局部路径规划改进算法研究

针对原有人工势场法(artificial potential field,APF)在局部路径规划时的避障效果不良问题,提出一种APF-PSO的改进算法改善原算法优化路径规划的效果。将速度势场引入位置势场中使AGV(automated guided vehicle)动态避开不同速度的移动障碍物;当算法陷入局部最小值时,采取PSO(particle swarm optimization)算法,并对其惯性权重因子和学习因子做出调整,通过三次样条曲线插值来平滑路径,使得AGV找到最短路径。结果表明APF-PSO改进算法可根据障碍物速度不同动态避障,解决了APF算法运算中避障效果不良问题。