用于并网逆变器的频率自适应复合重复控制

针对电网频率波动时重复控制(repeat control,RC)难以准确跟踪谐波分量和周期性干扰的问题,提出一种频率自适应复合重复控制策略(frequency adaptive PRC,FAPRC)。采用基于幂级数的滤波器实现分数延时。电网频率发生波动时,只需要输入频率比值的小数部分就能在基频和各次谐波频率处产生高增益,对实际电网频率进行准确跟踪,从而增强了系统在频率波动时的无静差跟踪能力和谐波抑制能力,实现频率自适应。在电网频率变化情况下对该控制策略进行仿真分析,与复合重复控制策略相比,所提策略更具优越性。

基于改进经验模态分解的无人机机电系统战伤状态评估方法研究

针对无人机机电系统结构内部战伤状态评估问题,提出了基于改进经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的战伤状态评估参数设计方案。首先分析了无人机机电系统典型战伤模式及损伤机理,提出了基于状态参数深层分析的状态评估方案;其次考虑到EMD端点效应对机电系统战伤状态评估带来不利影响,提出了基于多项式拟合延拓的EMD改进方案,基于改进EMD综合奇异值熵理论,构建了机电系统战伤状态评估参数设计方法。最后开展了仿真数值算例研究,结果表明本文所提能够有效的无人机机电系统战伤状态评估结论。

基于JTAG接口的多通道测试系统设计

为了实现雷达数字接收机的自动采集与分析,通过电路的JTAG接口和Quartus软件的SignalTap功能,将数字IQ数据进行采集和存储,经过嵌入式MATLAB的组合封装和LabVIEW测试算法的通用化分析,实现了多通道数字化接收机性能指标的便捷化测试,提升了系统的自动测试效率。

一种趣味LED时钟的设计

为激发学生课堂学习激情,提升学习效率,本文提出一种趣味LED时钟的设计方案。该时钟包含LED时钟,闹铃,炫彩LED,随机转盘,光电交互,触摸交互,温度显示等功能,该时钟以STC8H1K08-TSSOP20单片机为主控单元,采用DS1302外部时钟芯片,具备长时间待机工作效果,刻度的60颗LED阵列采用74HC595串级解决方案,具备3个功能按钮和一个电源开关,供电采用干电池和USB互补供电模式,光电交互采用光敏电阻串联分压方式设计,结合高精度12位ADC实现人机交互体验,触摸交互采用人体触摸电阻设计方案,温度采集采用DS18B20数字温度传感器,结合时钟LED刻度,实现温度采集显示。该时钟专业综合度高,趣味性强,成本低等特点,使其在课堂教学,科普纪念品方面具有较高性价比。

基于机器视觉的柑橘果形测控系统设计

针对柑橘果形特征中圆度和果径检测精度低、姿态定位时间长的问题,设计了一种嵌入式快速检测与控制系统。系统以STM32单片机为系统控制核心,测量了单目相机图像的半径误差和形状误差,并采用高斯滤波、数字图像形态学、Hu矩和Canny算法,对动态的柑橘图像进行姿态识别与柑橘果形检测。检测结果表明:视觉检测系统半径误差控制在1.8%以内,形状误差为2.71%~3.69%;在5个/s柑橘的检测速度下,柑橘圆度和果径的在线分级正确率分别为81%和91.92%。本研究结合机器视觉无损检测技术,实现了动态下柑橘圆度和果径特征的综合检测与分级。

基于PLC的IGCT测试夹具控制系统的研制

该系统以S7-200 SMART型的可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心,配合使用压控恒流源、比例阀、压力传感器、温度控制器、安全光栅等其他硬件设施,可实现集成门极换流晶闸管(IGCT)测试夹具的动作控制、压力显示、测试及安全互锁等功能。对比例阀的控制信号进行了精确计算与仿真。基于STEP7软件平台,对PLC的主要软件程序进行了设计,将夹具的控制系统部署到IGCT器件的测试系统中去,经过三年多的现场实际应用,发现各项功能都能够实现且运行高效稳定,取得了良好的效果。

基于紧支撑多变量多项式函数的非线性随机系统概率密度函数形状控制方法

针对非线性随机系统的概率密度函数(PDF)形状控制问题,文中以FokkerPlanck-Kolmogorov(FPK)方程为研究工具,提出了一种基于紧支撑多变量多项式(CSMP)函数的非线性随机系统PDF形状控制方法。当系统处于稳定状态时,系统的PDF被困在特定的紧凑子空间中,不需要对整个空间进行积分。而CSMP函数在一段连续的空间内非0,满足紧凑子空间的特征。因此,文中将CSMP的线性组合(CSMP-LC)作为FPK方程的稳态近似解逼近目标PDF。首先,采用飞蛾扑火优化(MFO)算法优化CSMP-LC函数的参数;然后,通过对多维稳态FPK方程的每一维状态变量进行积分,确保稳态FPK方程在整个空间中的积分为0;最后,求解出一维和二维非耦合的状态变量PDF形状控制器,并进行了仿真实验。结果表明,对于一维非线性随机系统,文中提出的方法能有效地实现对不同类型目标PDF形状(单峰形状、双峰形状、三峰形状)的控制,且在目标PDF形状为复杂的三峰时,文中方法的均值、方差、峰度和偏度误差均优于其他两种方法。文中方法扩展到二维状态变量非耦合的非线性随机系统时,也能较好地实现对PDF形状的控制,为多变量随机系统的PDF形状控制研究提供了新的思路。同时,CSMP函数可以减少积分计算的复杂性,降低了非线性随机系统的PDF形状控制器的求解难度。

含多项式取绝对值函数的混沌系统分析与应用

为获得更复杂的动力学特性,设计了一种含有三次多项式取绝对值函数的混沌系统,该混沌系统的理论模型由含有3个状态变量的非线性方程组描述。分析了该系统的基本属性,以及相轨图、时域波形、Lyapunov指数、Poincaré映射、分岔图等动力学特性。系统在一定的参数条件下存在周期和混沌的特性,初值对称时存在共存吸引子或聚合吸引子。此外,某些系统参数变化时,系统存在恒定的动力学特性,状态变量初值变化时系统的动力学特性也是恒定的。电路仿真验证了理论的正确性。基于新设计的混沌系统设计了一种加密方案,对加密性能进行了分析,表明了加密方案的有效性。

基于改进Mask R-CNN特征点精确提取技术研究与应用

针对大型零部件自动对接装配系统使用的传统特征提取算法泛化能力不足的问题,提出一种基于改进Mask R-CNN模型的深度学习特征提取算法。首先采集目标对象的图像数据并进行人工标注,采用数据增强策略扩充数据集;其次构建Mask R-CNN模型,基于迁移学习策略预训练模型,使用人工采集数据集训练模型;然后使用鲸鱼优化算法改进Mask R-CNN模型,优化超参数,进一步提升模型性能;最后对传统特征提取算法和基于Mask R-CNN模型的深度学习特征提取算法进行对比实验,验证了在自动对接装配系统中使用所提算法有更高的准确性和更强的泛化能力。

双级磁悬浮超静载荷平台建模与指向控制研究

随着遥感成像卫星对地观测分辨率的不断提升,光学载荷对于载荷平台的指向精度、稳定度和隔振性能提出了越来越高的要求。提出一种双级磁悬浮超静载荷平台技术方案,建立了其两级三体多自由度动力学模型,提出并设计了双级磁悬浮指向隔振控制方法,并进行了动力学与控制仿真验证。结果表明:相比传统的主被动隔振平台和单级磁悬浮超静平台,双级磁悬浮超静载荷平台的指向、隔振性能更优。

ARZ交通流模型的时滞边界控制

当使用时滞控制器(即瞬时位置和时滞位置线性组合的边界反馈控制律)控制Aw-Rascle-Zhang(ARZ)交通流模型时,闭环系统的指数稳定性与控制器增益以及时滞参数的选取有较大的关系。旨在建立时滞偏微分方程系统的适定性,并定量求取参数稳定域。首先,结合时滞反馈控制策略,建立偏微分方程-偏微分方程(partial differential equation-partialdifferentialequation,PDE-PDE)耦合闭环系统。第二,采用算子半群方法将闭环系统改写为抽象发展方程的形式,进而讨论系统算子的可逆性及闭环系统的适定性。第三,构造加权严格Lyapunov函数,精确求解出闭环系统指数稳定时反馈参数及时滞值所满足的条件,求得的稳定域为抑制交通流的振荡提供了理论依据。最后,借助MATLAB数学软件进行数值模拟,仿真结果验证了时滞控制器的有效性。

基于视觉伺服的自动对接技术研究

针对大型零部件移动挂载作业需求,构建了采用视觉伺服技术的自动对接平台。首先,基于双目相机深度感知功能设计了视觉伺服控制方法,提出了存在外界干扰时的视觉伺服终止判定依据。然后,建立了并联机构运动控制模型,通过坐标变换方法与积分思想实现了双目相机伺服控制速度与并联机构位置控制量的转换。最后,通过实验验证了所研发的自动对接平台对接精度高,抗干扰能力强,能有效满足移动挂载作业需求。

基于串联谐振的智能吊篮安全绳锁扣检测系统设计

为了提高高处作业吊篮工作人员的施工安全性,研究了一种智能吊篮的安全绳锁扣检测系统,该系统能够精确测量锁扣是否处于闭合的状态;系统采用了谐振电路和信号处理链的组合,实现了对锁扣状态的高度监测和识别;主控芯片产生的方波信号经过谐振电路谐振后,最终输出目标正弦波;经过滤波整流和电压放大电路对信号处理后,信号被输送给比较器电路进行进一步分析,比较器电路用于与预设的阈值进行比较,以判断锁扣状态;系统成功判断锁扣闭合状态并显示给施工人员,准确实验结果对于提升高空作业领域的安全性和可控性具有深远的意义,通过集成了多个关键模块的系统设计,降低了锁扣未闭合造成的事故风险,同时及时警示操作人员,使工作场所更加安全可靠,强调了电子信息技术在工程安全中的关键作用。

一种基于低速风洞大迎角装置的Cam变量赋值法

在风洞试验装置的设计和运行中,多轴同步类运动机构的控制质量直接影响着模型的运动范围、气动特性的准确性。以4 m×3 m风洞大迎角尾撑机构为例,为保证该设备的控制准确度,运动轴之间的耦合关系由“一主一从”发展为“一主多从”和“多主一从”,而传统电子凸轮存在耦合关系单一的问题。针对上述问题,提出一种基于电子凸轮的Cam变量赋值法,将基于多项式计算的轨迹生成方式和动态生成关键点型电子凸轮表相结合,使系统不再局限于单一变量引导的控制模式,极大地减少了电子凸轮之间的切换次数,降低了设备的计算负荷和运行时间,适用于需要执行多轴联动的运动机构。

离散制造业数字化场景资源池建设研究

离散制造业主体多、总量大且民生关联度高,在我国经济体系中占据着重要位置[1]。离散行业数字化场景资源池的建设,能够促进离散行业数字化场景信息的梳理与整合、场景资源共享与交流、服务商及企业的培育与发展,从而推动离散行业数字化转型高质量发展。以“如何建设离散行业数字化场景资源池”为出发点,回答了离散行业数字化场景资源池“是什么”“为什么”“有什么”“怎么建”等问题。

考虑电液伺服系统建模不确定性的一种自适应控制方法

电液伺服系统因具有功率重量比大、响应快、刚度大、维护成本低等优点,广泛应用于工业生产、航空航天、机械制造等领域,在飞行器结构静力/疲劳强度试验中发挥着重要作用。然而,电液伺服系统复杂的物理特性使得对其建立精确的动力学模型非常困难,这为控制器设计带来了很大挑战。本文考虑到电液伺服系统的建模不确定性,基于系统状态空间方程,利用反步法设计了一种自适应鲁棒控制器,在控制过程中系统模型不确定部分能够自适应估计和在线更新。最后,在搭建的仿真平台上进行了跟踪仿真试验,并与PID方法进行对比,验证了所提方法在控制过程中具有更快的响应速度和更高的控制精度。

混匀取料机故障诊断系统的研发与应用

为了实现原料厂大型移动设备的无人值守自动运行,针对生产过程中易出现的设备故障问题,研发了混匀取料机在线监测与故障诊断系统,实现了混匀取料机生产运行状态的实时检测及故障诊断。经实验验证,采用的故障诊断模型具有较高的可靠性,从而为混匀取料机的连续安全生产提供了保障。

电液伺服系统一种动力学建模方法

电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、抗冲击性好等优点,广泛应用于飞行器结构强度试验中。然而,因特殊物理结构,电液伺服系统具有复杂的非线性、时变性和不确定性,这为其动力学建模和控制器设计带来了很大的挑战。本文通过分析系统各个部件的物理学特性和工作原理,分别建立了伺服阀流量方程、非对称液压缸流量方程和液压缸力平衡方程。经过一系列数学变化,将动力学方程进一步转化为系统状态空间方程,便于未来工作中对系统进行基于模型的控制器设计。最后,进行了系统仿真平台的搭建,并采用PID控制器进行跟踪控制仿真试验,验证了所提模型的有效性。

基于扩张滑模观测器的电液伺服系统鲁棒控制

为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并结合等值注入原理及饱和函数进行合理优化.利用系统不确定性的估计值,在反步控制设计中引入障碍Lyapunov函数,将系统的跟踪误差约束在一定范围内,结合参数自适应律,提高系统控制性能.为了验证所提控制方法的性能,在MATLAB/Simulink软件平台构建仿真模型,进一步地,搭建电液伺服系统实验台及实时控制系统,进行仿真和实验验证.结果表明所提方法的性能优于基于障碍Lyapunov函数的反步控制器及传统的反步控制器.

基于FastestDet的多目标靶定位方法

为解决无人机在自动多目标靶定位领域计算资源有限、实时性要求高、定位准确率有限等问题,提出一种基于FastestDet的多目标靶定位方法。首先,通过轻量级目标检测算法(FastestDet算法)实现目标靶检测;其次,对所获得的目标靶图像进行透视变换,并截取仅含目标靶的透视变换图像;再对图像进行去噪、灰度化等处理,通过轮廓检测获得目标靶心圆轮廓后,计算透视变换后的靶心坐标;最后,通过逆变换计算原采集图像实际目标靶心坐标。实验结果表明:所提方法采用的目标检测算法网络参数最小,单张图像处理时间最短,占用计算资源少,实时性高,识别准确率达到90.4%,目标靶识别准确率较高;与其他方法相比,该方法的综合定位误差最大可降低92.09%,定位准确率高,可行性强。