船舶减纵摇控制的LQG方法研究

提出一种船舶减纵摇控制的新方法.海浪对船舶的扰动力和力矩是一种平稳随机过程,基于切片理论,求得海浪扰动力和力矩的一个样本.一方面通过Kalman滤波对船舶的姿态进行有色估计,然后对系统进行随机最优控制.另一方面利用递推最小二乘法对海浪扰动进行建模.将扰动模型与原来的系统模型合并为新的系统模型,并引入白噪声作为新的系统干扰.对扩展后的新系统,运用线性二次高斯(LQG)设计方法计算出扩展Kalman滤波增益阵和扩展随机最优控制增益阵.结果表明,利用经典的LQG控制方法实现船舶减纵摇控制是可行的.最后,通过对扩展随机最优控制效果和有色随机最优控制效果的对比,可以看出扩展随机最优控制在工程应用中更可取.

船舶纵向运动建模及广义预测控制

研究船舶纵向运动从而实现有效控制是非常必要的。以442T水面舰艇为仿真研究对象,依据切片理论,利用在不同航速、航向和不同频率的规则波扰动下水池实验测量的数据算得水动力参数,从而得到船舶纵向运动数学模型;利用Kalman滤波对船舶纵向运动进行状态估计;将广义预测控制应用于船舶减纵摇。仿真结果表明该方法可行并有效,减摇效果达到52%～75%。

浊点萃取-高效液相色谱测定土壤及底泥中痕量多环芳烃

采用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)超声波辅助浊点萃取(CPE),高效液相色谱法(HPLC)测定土壤及底泥中痕量多环芳烃(PAHs),在SDS浓度为2.75%,HCl用量为4.2mol·l-1,平衡温度为70℃,恒温时间为50min的最佳条件下,萘、芴、苊烯、菲和芘的方法检测限分别:31.40,18.84,12.56,94.20和31.40μg·l-1,线性范围为0—10.0mg·l-1.

基于单片机的步进电机升降速并行控制

采用英飞凌单片机为核心控制器,设计并实现了一款基于单片机的步进电动机升降速控制系统。系统由键盘、显示器、报警电路以及步进电动机驱动电路构成;设计了检测系统,检测步进电机的转速和步数。根据步进电机动力学方程及矩频特性曲线建立系统数学模型,采用指数规律升降速算法,对升降速过程离散化,用单片机定时器控制脉冲发出时间间隔,利用计算和查表相结合的方式实现步进电机的升降速过程控制。

THPFSY-2型双容水箱液位实验系统鲁棒故障诊断

研究了THPFSY-2型双容水箱在干扰和故障作用下的鲁棒故障诊断问题。首先根据双容水箱机理模型建立双容水箱的T-S模糊模型,然后通过引入参考模型,建立有关故障残差估计误差的广义残差方程,将基于T-S模型的故障诊断滤波器设计问题转换成了典型的系统鲁棒控制问题。根据有界实引理给出了参数最优解的线性矩阵不等式解的形式,并对其正确性进行了证明。通过仿真验证了该算法在双容水箱故障诊断中的有效性。

基于迁移学习的指关节纹识别算法实验设计

针对传统机器学习算法特征提取烦琐且普遍存在特征单一、识别准确率低的问题,采用能够自行提取图像特征的卷积神经网络模型,对指关节纹识别分类的任务进行实验研究。对指关节纹图像进行预处理后,设计Vgg-16架构的预训练网络模型,对指关节纹数据集进行迁移学习,为了提高预训练网络的移植性和过拟合现象,对预训练网络的部分层解冻与分类器进行联合训练,对预训练网络模型微调优化,并嵌入参数放弃法。实验结果表明:预训练网络模型微调优化后,更加适应本次实验的识别分类任务,网络模型在测试集上的识别准确率进一步上升,增强了预训练网络在本次实验的泛化能力。

基于单片机的铜热电阻传感器基本参数测试

设计制作了符合实验教学要求的铜热电阻传感器,进行了基本参数测试以及在直流电桥、差动放大电路下铜热电阻温度测量及误差分析。利用铜热电阻以及阻值固定的电阻搭建桥式电路,将铜热电阻阻值变化量转化为相应电压值;然后通过仪用放大器将采集到的电压信号进行放大,再通过51单片机、A/D转换与显示电路搭建的电压采集系统对电压信号进行采集和显示。此外,设计一个模拟加热炉系统以提供不同温度给铜热电阻,从而进行基本参数测试。

船舶纵向运动控制模型的建立及仿真

针对船舶在海上运动的情况，提出了一种水动力模型的建立方法．依据切片理论建立了不同浪向下船舶纵向运动的水动力模型．基于船模水池实验，在分析442t水面舰艇典型海况下水动力系数的基础上，通过仿真研究，推导出一种实时在线的船舶纵向运动控制模型；给出了计算实例并进行了误差均值和误差方差的可信度检验，置信度95％．该模型可实时在线地计算出船舶在任何航向、航速及海情下与频率无关的船舶纵向运动水动力系数，从而得到实时在线船舶纵向运动控制模型．所建立的水动力模型拟合均方差的相对值在0．4％～13．9％，平均拟合均方差的相对值为6．6％．通过MATLAB仿真计算证明：该模型完全能控、完全能观和渐进稳定．

船舶燃机电机混合动力控制方法

在对现有混合动力控制系统进行研究的基础上,提出了新型的燃气轮机和异步电机混合动力系统。采用模块化的设计方法,建立了燃气轮机、异步电机、S.S.S.离合器、并车齿轮箱、并车控制器和螺旋桨等部件的数学模型,进而构建了整个系统的仿真模型。利用外特性法建立了燃气轮机的仿真模型;采用电流滞环跟踪PWM方法建立了异步电机仿真模型,实现了弱磁调速;建立了S.S.S.离合器的可靠的仿真模型,能够研究并车时的冲击;设计了2种推进方式投切策略,实现了混合动力仿真;设计了并车控制器以实现并车过程调节。对混合动力控制策略和并车过程进行了仿真,结果表明所提出的混合动力系统能够正常工作,并车控制器工作较好,并车策略有效,能够减小并车过程中的冲击。

单轴高频角振动转台控制系统实验研究

设计了一款DSP+FPGA的高速控制系统。针对角振动台的谐振问题,提出使用自抗扰控制器,搭建了DSP+FPGA硬件平台,编写了自抗扰控制算法程序,实现了控制目标。为了简化DSP+FPGA系统的调试,设计USB通信接口和基于USB协议的上位机软件,记录动态数据。在一款单轴转台上调试了控制系统的软件和硬件,通过反复整定参数,实现对20 Hz正弦波的跟踪,验证了控制系统的性能,证实了自抗扰控制器适合于运动控制,反应快速,超调小,稳态精度高。

水翼船纵向运动姿态的自适应滑模控制器设计

以水翼船的纵向姿态稳定为目标,为了解决水翼船在实际航行中存在干扰和不确定性因素的问题,设计了基于反步法的自适应滑模控制器,对水翼船的纵向运动姿态(升沉位移和纵摇角)进行控制,利用Matlab进行了仿真实验,结果表明:基于反步法的自适应滑模控制器能够有效抵消干扰的影响,在给定期望姿态条件下,升沉位移和纵摇角能够在规定时间内稳定在一定误差范围内,水翼船的升沉位移和纵摇角在加入控制器后得到了明显改善,与未加入控制器相比,最大值分别下降了76%和90%。

基于水翼船纵向姿态估计的自适应观测器设计

针对水翼双体船在随机波浪作用下的不确定性、非线性和随机性,设计了一种不确定随机非线性系统自适应观测器来对水翼船的纵向姿态进行估计。首先建立水翼双体船在波浪中运动模型,然后在此基础上设计自适应观测器,最后,针对不同典型海况、航速、浪向进行仿真实验研究,结果表明:设计的水翼双体船自适应非线性观测器对于水翼双体船的纵向姿态估计是稳定可行并且有效的,能解决水动力系数的不确定性。

基于半实物虚拟仿真的铜热电阻测温系统设计

针对检测与转换技术“传感器特性测试实验”,设计并实现了基于半实物虚拟仿真的铜热电阻测温系统。包括,单臂桥式电路电压采集(铜热电阻感知周围环境温度变化引起自身阻值改变,单臂桥式电路输出电压(差)值反应电阻阻值的变化)、环境温度采集、上位机接收数据并进行运算处理和保存,绘制铜热电阻温度特性曲线。最终,经过常温和逐渐升温两种不同环境的测试,铜热电阻在一定误差范围内能够测出当前温度,达到了设计要求。

基于上位机的铜热电阻传感器数据测试与分析

针对检测与转换技术实验中核心内容之一传感器制作及特性测试,设计了符合实验教学要求的铜热电阻传感器的制作、基本参数测试及基于上位机的铜热电阻温度测量及误差分析。电压以串口通讯的方式发送至上位机,由上位机LabView软件进行分析,生成报表。通过设计一个模拟加热炉系统提供不同温度给铜热电阻,进行基本参数测试。通过软、硬件设计与测试,实现了对铜热电阻的温度、阻值变化实时监控以及对铜热电阻测量阻值进行误差分析。

基于红外遥控器的电机调速系统设计与实现

针对学院开设的“创新认知与实践”(专业实践教学)课程,采用实验室开放式教学对典型案例之一“基于红外遥控器的电机调速系统的设计与实现”以52单片机为控制核心,红外通讯为指令传输方式,外加电机驱动、数码管显示转速等模块,实现通过遥控器按键对电机进行无线控制的功能,包括远端指令的发送及接收、电机调速等学生自行制作与开发,按学生的兴趣、能力和水平以分层递阶方式教学,首先是系统的虚拟仿真,然后实物组装、调试,解决出现的问题、对系统进行优化,最终由学生给出作品和调试结果,实现了教学要求。

快速小波变换的定点DSP实现

介绍了小波变换理论及其快速Mallat塔式算法及应用TMS320C2xx系列定点DSP实现这种算法的方法,仿真研究表明,利用定点DSP进行小波变换具有良好的实时性和精度,是工控领域的理想选择.

XZ-Ⅱ型旋转式倒立摆智能非线性控制实验

“现代控制理论”实验课中实验项目“旋转式倒立摆的状态反馈控制器和状态观测器设计”平台对非线性控制实验进行教学改进,通过坐标变换和设计虚拟控制进行非线性输出(负)反馈控制研究,包括Kalman滤波器及应用、动态补偿器设计及稳定条件、智能非线性神经网络建模及应用,基于DSP控制器对一阶旋转式倒立摆系统进行在线控制等。通过课程达成度评价表的成绩定量分析对实验课程目标/对应指标点达成情况,并分析及解决学生实验出现的问题。

基于深度学习的指关节纹识别算法实验研究

针对传统机器学习算法特征提取烦琐且普遍存在特征单一、识别准确率低的问题,采用能够自行提取图像特征的卷积神经网络模型,对指关节纹识别分类的任务进行实验研究。首先对指关节纹图像进行预处理;其次,设计并搭建了一个9层卷积神经网络模型,对网络模型进行编译、训练后,发现网络的过拟合现象严重,并针对过拟合,提出了优化网络结构方案,在原网络模型基础上,添加dropout层、L2正则化和采用参数放弃法、批标准化层等操作,优化了网络结构。实验结果表明,过拟合现象得到明显改善,提高了网络模型在测试集上的识别准确率,增强了网络的泛化能力。

证据理论在学位论文网络评审中的应用

传统学位论文评审周期长、透明度差、效率低下。为克服这些缺点,基于.NET平台开发设计了论文评审系统,可以实现论文网络化评审过程。系统采用B/S架构,以基于NET Framework3.5版的Visual Studio2008作为软件开发平台。系统由三部分组成,分别是学生系统、专家系统及管理员系统,系统的设计简捷、界面友好,并在一次评审中运用D-S证据理论融合多专家的评审结果,二次评审中运用一致性检验法检验一次评审中专家评审的一致性,使一次评阅过程变得更加科学,二次评阅过程变得更加规范。

基于单片机的磁特性测量系统设计及实现

针对电磁测量实验课“熟悉基于微机的测试系统设计与测量”的实验目的,学生自行设计并实现了基于单片机的磁特性测量系统,制作了磁滞回线测量电路,通过数据采集系统采集电路输出的电压信号,使用LabVIEW虚拟仪器作为数据处理并显示的平台。包括硬件制作,整个系统的软硬件进行仿真,软、硬件及系统调试和结果分析。最终,完成了基于微机的磁性材料磁特性的测量,达到了锻炼学生创新、自主和终身学习、实际工程实践问题运用和解决复杂问题能力的目的。