非理想相贯焊缝自动化焊接的运动控制研究

为了实现对加工装配存在误差的大构件相贯焊缝的多层多道自动化焊接,在介绍四轴联动焊接机器人结构及工作原理的基础上,建立了集斜交、偏置的通用相贯焊缝数学模型,提出一种连续控制焊枪位置参数及姿态调整值的计算方法,利用关键点示教+分段空间圆弧插补确定焊枪位置,主法面二分角法给出焊枪姿态,最后采用PC机+运动控制卡的方式构成伺服控制系统,驱动电机执行运动控制算法。该运动控制算法通用性较强,对管管焊缝工程化应用具有重要的参考价值。

配电网中性点柔性接地装置四象限运行机理与控制方法

针对现有配电网柔性接地装置在进行接地故障处置时,易因网侧能量倒灌而导致直流侧电压失稳,甚至直流电容击穿的问题,分析注入电流与中性点电压间相角差随系统参数的变化规律,揭示系统参数变化对柔性接地装置输出有功功率、能量流向的影响机理,阐明造成系统能量倒灌的内在原因。在此基础上,提出一种具备四象限运行功能的柔性接地装置拓扑结构,在整流侧采用电压型三相半桥可控整流拓扑,并经配电变压器接入电网,能够维持能量在装置内双向流通,提升直流侧电压稳定性,同时实现直流侧供电自给。进一步提出基于四象限运行柔性接地装置的多目标复合控制方法,通过dq旋转坐标系下整流双环控制实现装置整流网侧单位功率因数运行及直流侧电压稳定,并由逆变侧控制对中性点电压进行快速精准调控。在PSIM(power simulation)仿真环境与10 kV真型配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提装置运行机理和控制方法进行验证,仿真与实验结果表明四象限运行柔性接地装置能有效解决现有柔性接地装置在网侧能量倒灌条件下直流侧电压失稳的问题,提升装置的运行和调控性能,实现接地故障快速安全可靠处置。

“四水四定”最严格水资源管理管控指标研究

“四水四定”最严格水资源管理管控指标是水资源刚性约束制度的重要组成部分,是贯彻落实《节约用水条例》的重要抓手,“四水四定”的研究有助于推动用水方式由粗放向集约节约转变。通过分析“四水四定”的水是什么水、四定是什么的内涵,提出水资源的管控指标、经济社会发展保障及涉水均衡协调指标等;按照“城、地、人、产”用户维度和发展—水流—生态维度,构建了“四水四定”管控指标体系。文章以江苏沛县为例,从管控指标库的构建,以及考虑代表性、独立性、可比性和实用性四个方面的特征,建立了沛县的“四水四定”水资源刚性约束指标及目标,为各地正在开展的建立刚性约束制度和“四水四定”建设方案提供参考。

线控主动四轮转向汽车控制策略研究

目的针对线控四轮转向汽车横向稳定性不足及控制鲁棒性差等问题,提出一种主动转向反馈控制策略。方法使用Simulink搭建线控转向系统转向执行机构动力学模型,将MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真,建立线控四轮转向整车模型;基于二自由度模型分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车稳定性的影响,推导理想的横摆角速度和质心侧偏角;以横摆角速度增益恒定为依据设计理想传动比,得到期望前轮转角,以横摆角速度误差为控制量设计模糊控制器得到附加前轮转角对期望转角实时修正,实现前轮主动转向;针对横摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的误差,加权得到稳定性控制目标;设计自适应积分滑模反馈控制策略输出后轮转角,对理想值进行跟踪,实现后轮主动转向。结果仿真实验结果表明:所搭建的线控转向系统能够准确反映汽车动力学特性。相比无控制的机械前轮转向汽车与横摆反馈控制的四轮转向汽车,线控主动四轮转向汽车在双移线工况下将质心侧偏角控制在0值附近波动,横摆角速度跟踪误差控制在1.149 deg/s以内;在角阶跃工况下将质心侧偏角稳态值控制在0.065 deg,横摆角速度稳态值误差为0.074 deg/s。结论线控主动四轮转向控制策略在双移线和角阶跃工况下控制效果显著,鲁棒性能好,能有效提高汽车的操纵稳定性和主动安全性。

山东黄河水文数字孪生关键技术研究及应用

为实现黄河流域防汛“四预”功能,对河道洪水、漫滩演进等过程进行精准的动态化预测预报,构建山东黄河水文数字孪生示范平台,介绍数字孪生构建过程中的多源异构数据融合、水动力学模型构建等关键技术,重点阐述基于流体解算的漫滩仿真和仿真推演方法、三维模拟和动态可视化渲染、洪水演进推演可视化配置等,可动态展示漫滩河段槽蓄量、滩蓄量、淹没趋势等核心数据,自主生成区域洪水灾害影响仿真评估报告。关键技术主要应用于洪水灾害防御业务、水资源优化配置及管理、水利工程全周期管理、河湖保护治理等领域,服务黄河防汛抗旱指挥、河道各级主管等部门,助力新阶段水利高质量发展。

基于变前视距离的四轮同步转向农机改进纯跟踪控制

路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键。针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法。建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯跟踪模型,在此基础上考虑航向误差得到改进纯跟踪模型,进行RTK定位坐标修正,根据量化误差的评价函数搜索前视区域最优目标点,得到最优前视距离。本文算法能实时确定四轮同步转向农机改进纯跟踪模型中的前视距离,使航向误差和横向误差最小化,实现目标点的自适应优化。仿真结果表明,本文方法转弯时平均绝对横向误差减至0.035 m,平均绝对航向误差减至0.212°;水田实验结果表明,当四轮同步转向农机作业速度为3.6 km/h时,四轮转向农机轨迹跟踪平均绝对横向误差减至0.109 m,平均绝对航向误差减至2.799°,转弯跟踪精度显著提高。

基于双闭环控制的三相四线制逆变器控制研究

三相四线制逆变器具有更好的不平衡负载驱动能力,被广泛用于不间断电源等领域。对于这种离网模式下的逆变器而言,通常使用电压电流双闭环控制模式对输出进行控制。提出一种无需坐标变换的电压电流双闭环控制,实现输出三相之间完全解耦。由于准比例谐振(Quasi Proportional Resonance,QPR)控制对交流信号的控制效果更好,因此电压外环采用QPR控制,电流内环采用比例控制。实验证明了所提控制方法的有效性。

考虑道路识别的四驱电动汽车再生制动策略

为了充分利用路面附着条件分配再生制动力,提高制动能量回收率,根据双电动机四驱结构电动汽车复合制动系统的特点,对其制动能量回收控制策略进行了研究.分析了驱动轮与地面附着特性,设计了道路识别器来计算每个轮胎与当前路面之间的峰值附着系数,并使用模糊控制策略确定每个车轮与8种道路的滑移率和附着利用率的相似输入.根据双电动机外部特性的制动力分配关系,提出了使更多制动能量回馈给电池的策略.结果表明:制动强度为0.3时,能量回收率为65.55%,具有较高的回收效率.

基于滑模协调控制的四轮独立电驱动车辆稳定性控制研究

针对四轮独立电驱动车辆动力学特性及驱动控制策略复杂等问题,提出了基于力矩分配系数法的驱动协同控制策略,并设计了驱动力矩滑模协调控制器,配合车辆失稳判断模块计算出车辆维持稳定所需的附加横摆力矩,同时利用载荷分配方法设计了驱动力矩最优分配控制器,基于载荷分配方法将驱动力矩分配至4个车轮,以维持车辆稳定行驶。为验证驱动协同控制策略的有效性,基于CarSim软件建立四轮独立电驱动车辆模型,并将提出的驱动协同控制策略和普通滑模控制策略进行仿真对比。结果表明:驱动协同控制策略使横摆角速度偏差降低了25%,质心侧偏角偏差降低了23%,能够满足车辆稳定性控制要求,同时降低了整车驱动力矩分配控制难度。

考虑侧向稳定性的四轮转向车辆横纵向综合控制器设计

为提高车辆的跟踪精度与侧向稳定性,根据四轮转向车辆的机动性特点,设计1种考虑侧向稳定性的横纵向综合跟踪控制器。基于上层提供的参考速度,在考虑道路曲率与侧向加速度约束的条件下进行安全速度约束,得到平滑的安全速度曲线;将横向跟踪与速度跟踪结合,搭建基于模型预测控制算法的横纵向跟踪综合控制模块,以参考路径、安全速度为目标,求解横纵向同时约束下的前后轮转角与纵向期望加速度;基于车辆逆纵向动力学模型设计纵向下位控制模块,考虑车辆载荷转移效应,根据纵向期望加速度计算电机扭矩与车轮制动力矩;选用CarSim与Matlab/Simulink平台进行双移线工况联合仿真实验,且与横纵向独立控制器进行实时性对比,验证设计控制器的跟踪精度和侧向稳定性。结果表明:设计控制器的跟踪效果较佳,横向跟踪误差峰值为0.0384 m、横摆角误差峰值为0.27°、速度跟踪误差峰值为0.0973 km/h、车辆侧向加速度不超过0.4g,且合加速度处于附着椭圆内,可满足精度与稳定性要求;同时控制器迭代时间较独立控制器缩短了29.1%,有效提高了车辆控制的实时性。

一种应用于探测的可预测电流模式FSBB电路

探测器的能源供给离不开DC-DC变换器,先进的控制方法能提高工作效率。预测电流模式控制相比于传统的PI控制具有动态响应快、易于进行过流保护等优点,因此被广泛应用到电力电子控制领域。由于控制回路的问题,不能通过计算开环增益的方式对负载波动与输出电压变化的闭环传递函数进行有效地设计。因此,提出了一种在不加前馈控制的情况下,基于预测电流模式控制四开关Buck-Boost(four-switch Buck-Boost,FSBB)变换器补偿器的设计方案,该方法能提升负载动态响应,通过实验数据,证明了该方法的有效性。

数字孪生流域预演场景研究与运用——以嫩江干流为例

为加强数字孪生演练场景真实化,助力决策精准化,依托数字孪生流域建设思路,搭建数字孪生业务应用平台。分析孪生平台整体架构与关键技术,构建具备预报、预警、预演、预案功能的防洪“四预”全景可视化平台。以嫩江干流为例,分析数字孪生建设实际需求,以尼尔基水库防洪调度为预演场景,分析尼尔基水库上游与下游嫩江干流之间的淹没损失关系,得出最优调度防御安排及建议。结果表明:通过全景可视化平台进行场景演练,可呈现河道演进真实情况,保障河道行洪安全,避免淹没损失,为防洪安全决策提供科学支撑。

在“同一健康”下浙江省病媒生物可持续控制“无四害村”的实践

目的系统总结浙江省农村病媒生物可持续控制的实践经验。方法回顾“同一健康”(One Health)理念和媒介生物可持续控制策略的提出和变迁,阐述浙江实践的依据、前提、基础和发展历程。结果从“无蚊村”“无蝇村”“无蚊蝇村”“无四害村”再到“无蚊单位”建设,提出了农村病媒生物可持续控制创新理念,强调的是“环境—宿主媒介—人类健康”。结论浙江农村病媒生物可持续控制探索是媒介生物及相关传染病可持续控制策略的成功实践,在当前全球严峻的病媒生物性传染病防控形势下,需要全球各部门合作和统一行动。政府首先应该负起责任,整治健康环境。新时代爱国卫生运动应该从城市扩展到农村,进一步提高农村健康环境,为传染病防控服务。

甘薯裸苗斜插式栽植机构及电控系统研制

针对目前我国甘薯裸苗移栽机存在的栽植质量差和自动化程度低的问题,按照甘薯裸苗移栽的农艺要求,研制一种基于四连杆机构原理的甘薯裸苗斜插式栽植机构及其控制系统。通过理论分析和仿真模拟研究栽植机构的运动轨迹,确定栽植机构的关键结构参数,构建由直流无刷电机、旋转编码器和PLC控制器等组成的栽植机构电控系统。田间试验表明:在目标株距20 cm、作业速度0.4~0.6 km/h时,移栽作业质量指标均达到标准要求,其中作业速度为0.4 km/h时,作业性能优于0.5 km/h和0.6 km/h,此速度下株距变异系数均值为6.71%、栽植角度与深度合格率平均值分别为94.3%、95.0%。对比试验结果表明,0.4 km/h、0.5 km/h和0.6 km/h速度下,电驱控制与传统机械控制相比,栽植株距变异系数平均值分别降低6.25%、6.37%和6.19%,可有效解决拖拉机动力输出轴驱动不稳定性对栽植作业轨迹和株距的影响。

考虑稳定性的4WD/4WS无人车路径跟踪控制策略研究

根据分布式四轮驱动/转向的无人车单轮独可控的特点,提出一种考虑稳定性的路径跟踪控制策略,以提升无人车在高速、低附着工况下的车辆稳定性:具体通过预瞄-跟随理论搭建路径跟踪控制器,实现对无人车规划路径的实时跟踪;并通过滑模控制理论对后轮转角和直接横摆力矩进行集成控制,考虑前后轴荷及路面附着系数实现转矩分配,提高车身稳定性。仿真结果表明:相对于未考虑稳定性的路径跟踪控制策略,考虑稳定性的路径跟踪策略在高速双移线工况下,平均横向跟踪误差下降5.2%,质心侧偏角峰值下降57.4%,横摆角速度峰值下降23%;在低附着山路工况下,平均横向跟踪误差下降9.1%,质心侧偏角峰值下降54.3%,横摆角速度峰值下降1.4%,车辆能够保持良好的跟踪能力和行驶稳定性。

全向姿态调整农机履带底盘设计与试验

为满足丘陵山地复杂地形农机行走与作业要求,设计全向位姿调整农机履带底盘。采用理论分析与三维参数化建模方法对该底盘的行走系统、横向调整机构和纵向调整机构等关键部件进行设计分析,电液调姿控制系统实时采集车身横向倾翻角和纵向翻滚角及各调姿液压缸位移等信息,实现在倾角连续变化的坡地上,底盘车身横向姿态与纵向姿态不断调整至水平。为验证该底盘的各项性能,以不同路况和地块为试验场地,反复多次试验整车通过性和稳定性,得到姿态调整机构坡度调平角度误差≤±1.5°、横向姿态调整角≤15°、纵向姿态调整角≥30°。为丘陵山地宜机化作业进一步改造提供参考和技术支持。

适应四网融合的市域(郊)铁路列控系统互联互通设计方案研究

近年来,“四网融合”发展已成为国家对轨道交通发展的重大战略,信号系统互联互通是实现“四网融合”的关键条件。从信号系统应用情况看,近期市域(郊)铁路信号系统列控制式大多数采用CTCS2+ATO,城市轨道交通线路信号系统主要采用CBTC,有必要对这两种列控系统互联互通设计方案进行研究。依托实际工程应用需求,采用重点内容举例和类比分析方法。首先,分析了互联互通土建及设备系统需要具备的工程条件,并对两种典型列控系统情况进行说明;之后,结合国内互联互通线路接驳及车站配线工程需求,阐述互联互通主要设计原则、制式转换最关键的共管区设计要点,以举例分析方式对停车和不停车切换的典型运营场景进行说明;最后,根据不同的设备设置方式,从调度指挥、车载列控和联锁设备几个方面,提出了完全独立和完全融合两种系统互联互通的建议方案;系统阐述互联互通需要具备的工程条件、共管区结合列控系统统一布置的设计要点,按两套车载设备同时在线和作业流程研究典型运营场景,提出了完全独立和完全融合两种方案的调度信息处理、车辆接口方式和联锁处理策略。

数字孪生秦淮河流域防洪四预平台建设与应用

为实现秦淮河流域水灾害防御精准化预报预警和智能化调度决策,在梳理秦淮河流域防洪现状的基础上,对照水利部数字孪生流域先行先试建设要求,利用空天地立体监测、数据规律挖掘与知识发现、水利动态知识图谱、水文-水动力多要素过程互馈机制与模型耦合、模型参数优选与动态校正、多目标动态决策与方案智能生成、洪水风险分析评估等关键技术,将防洪四预过程贯穿于业务流程中,建立了面向流域防洪减灾的四预平台,并利用流域历史洪涝场景及防汛演练过程验证了平台的可用性。结果表明:防洪四预平台能够实现对秦淮河流域的实时监控、发现问题、优化调度,达到风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施的目的。研究成果可为其他数字孪生流域防洪建设提供思路和参考。

轮毂电机驱动电动汽车4WS和DYC协调控制

为了提高轮毂电机驱动电动汽车的路径跟踪能力和操纵稳定性,本文针对主动四轮转向系统(4WS)和直接横摆力矩控制系统(DYC)提出一种新型的协调控制策略。首先,综合考虑车辆的路径跟踪性能和操纵稳定性,建立一种共享转向控制模型,并在此基础上提出基于非合作Nash博弈的4WS控制策略。其次,为了提高危险行驶工况下的车辆侧向稳定性,基于质心侧偏角相平面将车辆状态划分为稳定区域、过渡区域和失稳区域,并分区域建立DYC控制器。再次,为了实现后轮转向与直接横摆力矩的协同控制,建立基于模糊神经网络的ARS/DYC协调控制器。最后,利用CarSim/Simulink联合仿真平台和硬件在环平台,分别进行双移线工况下的试验验证。研究结果表明,所提出的控制策略能够有效地提高车辆在极端行驶工况下的路径跟踪精度和操纵稳定性能。

果树剪枝机器人四驱式底盘控制系统设计与实现

能够自主完成果树修剪任务的机器人是目前林果业智能装备的一个主要研究方向。四驱底盘是机器人的基础,其控制系统设计对机器人的性能和稳定性有至关重要的作用。对果树剪枝机器人四驱式底盘控制系统进行设计,包括控制系统硬件选型和搭建、运动路径设计、避障算法、程序设计,并进行了验证。实验结果表明,剪枝机器人底盘控制系统的半自动控制可以实现模糊避障功能,为后续果树剪枝机器人的研究提供参考。