基于广域测量的汽轮发电机励磁反步控制方法

由于汽轮发电机励磁反步控制过程中没有实时获取发电机的运行数据,致使电机励磁反步控制效果较差,为此提出基于广域测量的汽轮发电机励磁反步控制方法。通过广域测量系统的同步相量测量单元,实时采集汽轮发电机功角与电流等运行数据,将采集的运行数据变更成标幺值形式,根据该形式建立汽轮发电机励磁控制的数学模型,获取励磁反步控制变量,并结合反步法,设计汽轮发电机励磁反步控制器,通过径向基函数神经网络估计控制器内的扰动,完成控制器扰动补偿。实验结果表明:该方法可精准采集汽轮发电机运行参数,有效反步控制汽轮发电机励磁,令汽轮发电机功角与转子角速度等迅速恢复至稳定状态,具备较优的反步控制效果;应用该方法后,可确保电网运行稳定性,降低故障后电网切机量。

基于大数据聚类的搬运机器人抓取末端控制系统设计

为提高搬运机器人抓取效率,避免损伤货物,设计了基于大数据聚类的搬运机器人抓取末端控制系统。利用主控制器和驱动控制器平稳控制机器人运行,通过在末端执行器内安装红外扫描装置、集成锁相环路解码器LM567,判断货物是否处于抓取末端内部。使用FRS-402敏感电阻,降低力敏感电阻值,提高抓取的稳定性,完成系统硬件设计。基于大数据聚类拟合控制信号,降低数据维度并提取特征向量。通过匀速抓取、反馈减速以及应力松弛3步,实现搬运机器人抓取末端控制系统设计。实验结果表明,所设计系统能够有效减小抓取位置误差,提高搬运效率,降低货物损失。

云调控与变电站设备监测技术融合应用研究

针对变电站设备仿真以及监测系统,结合云技术,展开了云调控与变电站设备监测技术融合应用研究,为智能变电站提供了能量管理和设备管理,实现了对系统有功、无功功率的实时监测,同时也能满足北京电力公司职业技能培训的要求。

基于惯性测量单元的旋挖钻机钻具姿态测量方法

为实时获取钻孔过程中钻具的姿态信息,提高机手掌握成孔垂直度,设计了一种基于惯性测量单元的钻具姿态测量方法。该方法采用三轴加速度计、磁力计和陀螺仪构成惯性测量单元,建立基于四元数的姿态测量非线性模型,并采用基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法,有效降低振动等干扰信号的影响,提高钻具姿态解算的准确性。实验结果表明,该方法能够有效避免振动对动态测量的干扰,实现旋挖钻机姿态的准确测量,为旋挖钻机施工提供实时、准确的姿态监测手段,为桩基施工质量提供重要保障。

基于ELID磨削技术的陶瓷材料精密磨削加工技术优化

为解决陶瓷材料的精密磨削加工容易产生裂纹、材料不耐高温的问题,提出基于ELID磨削技术的陶瓷材料精密磨削加工技术优化方法,基于强塑性变形受力的原理,通过公式计算优化陶瓷材料破坏性控制,通过改变磨削深度优化陶瓷材料破坏性控制。使用3种方法进行对比实验,结果表明基于ELID磨削技术样品的磨削表面粗糙度小于3.2 nm,属于加工痕迹不可见范围,优于传统的高速磨削和预应力磨削。

舰船用限位器垂向冲击刚度特性研究

考虑限位器中关键零部件材料的非线性特性,基于二参数Mooney Rivlin模型、二阶Polynomial模型以及广义Maxwell模型建立了限位器关键零件材料的本构模型,使用有限元软件建立了抗冲击限位器的冲击仿真模型并通过跌落试验验证了仿真模型的正确性,在此基础上开展了限位器关键零件结构参数及工况参数对限位器垂向冲击刚度的影响研究。结果表明:限位器的垂向冲击刚度随环形橡胶件厚度、直径的增大而减小,随金属橡胶垫片的相对密度增加而增加,随金属橡胶垫片丝径增加而减小;相同结构参数的限位器,当冲击加速度峰值增加或冲击脉宽增加时,其垂向冲击刚度增大。

基于经验模态分解和优化BiLSTM的短期负荷预测

针对电力负荷数据的非线性和不稳定性问题,提出了一种基于经验模态分解改进麻雀搜索算法双向长短期记忆神经网络相结合的EMD ISSA BiLSTM预测模型。首先采用EMD处理非线性负荷数据,将原始负荷数据分解为多个不同尺度的本征模态函数(IMF),引入反向学习策略和Levy飞行策略分别改进麻雀搜索算法(SSA)的收敛速度慢和容易陷入局部最优问题,利用改进麻雀搜索算法(ISSA)对BiLSTM神经网络进行参数寻优。然后再利用优化后的BiLSTM模型对每个分量进行预测,并将各预测结果叠加组合,得到整个负荷序列的预测结果。最后通过实际算例分析,证明该方法相对于传统的预测方法具有更好的预测精度和稳定性,可作为一种有效的短期负荷预测方法。

基于深度学习的风电机组轴承诊断系统

风电机组的轴承作为其关键部件,正常工作时常出现因磨损和裂纹而失效的状况,导致所采集到的振动数据含有其他干扰信号,而传统的诊断方法故障检测误差较大,导致诊断结果准确性较差。针对这一问题,提出了一个基于DRSN-CW模型的风电机组轴承诊断系统。该系统结合了软、硬件设计,算法理论和仿真结果分析,旨在提高轴承故障检测的准确性和效率。通过合适的传感器和数据采集设备进行硬件设计,构建了包括数据预处理、特征提取、模型训练和推理等模块的软件设计,实现了自动化的轴承故障诊断过程。选择DRSN-CW作为基础模型,结合软阈值化、残差网络和注意力机制,有效学习轴承信号中的重要特征。使用凯斯西储大学轴承振动数据进行仿真实验,并对多种不同的故障诊断算法进行了分析。实验结果表明,DRSN-CW模型的准确率优于其他方法。

基于中心对称特征耦合仿射度量模型的图像匹配方法

针对当下较多图像匹配算法利用距离度量法来实现特征匹配,没考虑图像仿射变换的影响,使得匹配结果准确率不高的问题,提出了中心对称特征耦合仿射度量模型的图像匹配算法。首先,引入Forstner算子,利用像素点的GS梯度特征提取特征点;然后,利用图像的Haar小波信息与中心对称像素点的灰度值,求取特征向量;接着,利用特征点之间的旋转、平移以及缩放的仿射特征,构造仿射度量模型,利用其计算出匹配的特征点对;最后,采用结构相似度(SSIM)函数,计算匹配点对的结构相似性,对匹配点对去伪求真,以求取最优匹配效果。实验结果表明,与当下匹配方法相比,所提算法不仅能更准确地实现图像匹配,而且还能够更好地适应具有仿射变换关系图像之间的匹配。

基于快速进行平方算法的巡检机器人路径规划研究

针对目前快速行进平方法在实际场景中对Sat值选取缺乏评价尺度的问题,提出一种改进的快速行进平方法以应用于巡检机器人的路径规划。该改进方法引入路径评价函数,通过对机器人行驶距离、行驶角度变化量和与障碍物的距离进行无量纲化处理,以获取当前环境下最优的截止阈值参数Sat。构建了PID控制算法,校正了机器人的动作误差。使用MATLAB软件绘制实际运动轨迹,比较相关路径参数。仿真实验表明,改进后的快速行进平方法可根据截止阈值参数Sat生成适用于不同车型和环境特点的最优路径。该研究的改进方法为巡检机器人在实际应用中的路径规划提供了参考。

应对风切变的四旋翼轨迹跟踪几何控制方法

针对存在风切变环境的四旋翼轨迹跟踪问题,提出了结合增量非线性动态逆的几何控制方法。首先,建立了基于SO(3)群的风切变扰动四旋翼动力学模型,并建立风场模型,引入风切变效应。其次,利用四旋翼的微分平坦特性将轨迹跟踪问题转换为状态跟踪问题,并依据微分平坦特性推导参考高阶状态量实现前馈控制。在控制器设计部分,姿态控制采用几何控制,使姿态具有全局不存在奇异点的特性。对于风场扰动带来的阻力与气动力矩,使用增量非线性动态逆方法进行补偿,实现线加速度和角加速度的控制。最后,基于Simulink在多种风速场景中对不同航迹进行了仿真实验,仿真结果验证了所提方法相较传统方法在面对风切变干扰情况下的有效性。

基于改进LSSVM算法的柔性飞机起落架智能半主动控制技术

提出了基于改进LSSVM算法的柔性飞机起落架智能半主动控制技术。充分考虑柔性飞机结构振动模态,构建飞机起落架智能半主动控制力学模型。根据半主动控制起落架结构,采用剪枝算法构造最小二乘支持向量机优化函数,使控制过程具有稀疏性。计算双气室缓冲器的气体弹力、油孔液压阻尼力和轮胎压力,分析飞机落下、滑跑在动力学模型中的非线性动力学特征。构造起落架二次型性能指标函数,用线性二次型调节器设计起落架最优控制结构,导出最优控制律。由实验结果可知:该技术在缓冲距离为0.25 m时功量达到最大为0.9×10^(5)N,与实际着陆功量控制效果一致;最大位移为0.47 m,仅与实际存在最大为0.01 m的误差,使飞机在平衡位置减少振动响应,保持飞机起落稳定。

虚拟PLC驱动的生产线调试系统设计

针对目前生产线调试效率低、智能化程度不高的问题,提出一种通过虚拟PLC驱动的软件在环的虚拟调试方案。首先通过对生产线的建模装配,在NX软件的MCD模块中进行机电概念设计,其次利用TIA Portal软件编写PLC程序,最后通过PLCSIM Advanced启用虚拟仿真PLC,通过信号映射与MCD进行连接,完成虚拟调试系统搭建。该系统不需要任何实物设备,只需1台PC即可完成对生产线的调试,模拟生产线运作时各工位状态,经验证该方案可有效完成生产线虚拟调试任务,并获得设备运行数据。同时提出生产线虚拟调试概念模型,为组建生产线虚拟调试系统和生产线数字孪生建设提供了参考。

一种低频储能型MMC子模块电容电压均衡控制策略

针对低频工况下传统MMC子模块电容电压幅值大幅波动的问题,提出一种基于超级电容和双向DC/DC变换器的新型储能MMC低频子模块电容电压均衡控制策略,采用基于子模块整体能量排序算法的双向DC/DC变换器控制超容储能系统,以维持MMC低频工况下子模块的电容电压稳定。通过MATLAB/Simulink对新型储能MMC低频子模块电容电压均衡控制策略进行仿真研究,仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制低频工况下子模块电容电压的波动。

基于物联网“数字茶园”系统的设计

为了实现对茶园生产经营网络化、智能化管理,设计物联网“数字茶园”系统。凭借自动化控制技术、无线传感技术和视频采集设备为传统茶园赋能,通过建设一体化智能环境监测系统、智能灌溉控制系统,构建智慧茶园综合管理平台,促进茶产业生产经营管理数字化转型,提高茶园管理水平。实验结果表明,“数字茶园”把茶园的生产管理、科研、茶旅融合有机联系起来,实现茶园管理节本提质增效。

基于粒子群卷积算法的转杆机械损伤预测研究

针对通用旋转机械中转杆在实际使用过程中的机械损伤现象,传统的预测方法依赖于经验公式和简单的统计模型,难以准确捕捉转杆在实际工作环境下复杂的应力状态和损伤演化过程,进而这些方法在预测精度上存在局限性,难以实现早期损伤预警和寿命预测。因此,结合卷积神经网络和粒子群算法,提出一种基于粒子群卷积算法下转杆的机械损伤预测。通过与实际的机械损伤对比,可实现机械损伤预测避免网络陷入局部最优,提高了计算效率和预测准确性,满足实际工程中杆机械损伤预测的需求。

基于姿态信息的双足移动机器人越障步态控制

在机器人运动控制中,姿态信息获取是不可缺少的步骤,尤其是在机器人越障步态控制中,因此提出基于姿态信息的双足移动机器人越障步态控制方法。在双腿摆动和地面碰撞2种情境下,创建双足移动机器人动力学模型,获得机器人行走变化规律。利用AdaBoost算法分类机器人姿态属性,通过关联性指标与骨骼密度实现机器人姿态信息感知,明确操作者越障意图。使用摄像头得到障碍物图像数据,采用神经网络的前馈补偿能力进行机器人越障步态控制。实验结果表明,所提方法越障步态控制精准度高、稳定性强,可提高双足移动机器人的移动能力。

基于信息融合和SA-CNN的轴承故障诊断

针对轴承故障特征提取困难、输入信号单一及故障识别率低等问题,提出基于多头注意力机制信息融合和自注意力机制卷积神经网络的轴承故障诊断方法。首先,预制地铁牵引电机轴承故障,搭建变工况轴承实验台并设计实验方案,采集轴承振动信号和声发射信号;其次,利用多头注意力机制将轴承的振动信号和声发射信号进行融合;最后,将融合后的信号输入自注意力机制卷积神经网络中进行故障诊断。实验结果表明,基于多头注意力机制信息融合和SA-CNN的轴承故障智能诊断方法,可以有效关注到轴承故障特征信号,提升变工况下轴承故障诊断的准确率。

加速工况角接触球轴承摩擦力矩仿真分析

基于Hertz接触理论及摩擦学原理,利用ADAMS系统内CMD语言以命令流的方式建立角接触球轴承动力学模型,分析了接触参数(刚度系数、阻尼系数和摩擦系数)对角接触球轴承摩擦力矩的影响。通过与经验算法结果对比分析,确定了模型接触参数,并以此参数研究了加速工况加速时间、轴向载荷及径向载荷对角接触球轴承摩擦力矩的影响。结果表明:随着刚度系数由K 1组增大到K 3组时,轴承摩擦力矩随之增大;当阻尼系数由0.3 N•s/mm增大到30.0 N•s/mm时,轴承摩擦力矩先减小后增大;随着摩擦系数增大,轴承摩擦力矩也随之增大;在加速阶段,轴承摩擦力矩均方根值随着加速时间增加而减小,且加速时间对摩擦力矩均方根值影响较小;轴向及径向载荷增大均会导致摩擦力矩均方根值增大,且轴向载荷较径向载荷对摩擦力矩均方根值影响更为显著。

基于局部归一化互信息联合约束的三维头颈部CT/MR配准方法

针对头颈部图像的复杂解剖结构和不同模态图像的差异,提出一种改进的多模态配准方法。该方法采用局部归一化互信息作为相似性测度,以捕捉局部图像区域的相似性,并减少不同区域间的强度差异对配准结果的影响。此外,为解决MR图像易受到噪声和伪影的影响产生畸变的问题,引入F范数约束配准过程,抑制不必要的畸变。实验结果表明,所提方法在降低均方误差、提高配准精度和鲁棒性方面均有所提高。