透明空腔复合滤棒成型纸恒张力控制系统设计

在滤棒成型过程中,包裹基棒的成型纸的张力稳定性对滤棒中基棒间距的稳定性具有较大影响。为提高透明空腔复合滤棒产品质量,对成型纸的输送进行恒张力控制。针对透明成型纸的材质特殊性,设计了透明空腔复合滤棒卷制成型过程中成型纸恒张力控制系统,采用闭环伺服控制原理,解决了透明成型纸在滤棒卷制过程中,因张力波动大导致的滤棒质量问题。测试结果表明,透明成型纸在10N的拉力作用下长度方向变形率为0.5%,对于120mm滤棒,在急速升速过程中,最大张力波动值0.21N所引起的长度方向变形为0.012mm,对于滤棒±0.8mm的误差许可范围基本没有影响。在生产透明空腔复合滤棒的YL22滤棒成型机组上的生产应用结果显示,成型纸恒张力控制系统实现了成型纸的恒张力控制,提高了基棒定位准确性,消除了因张力引起的滤棒空腔尺寸的波动,提高了产品质量,满足滤棒稳定生产要求。

未知环境中基于控制障碍函数的机器人安全控制研究综述

随着机器人系统工作环境的复杂程度日益增加,以及对实时性需求的逐步提升,机器人的安全避障能力将面临新的挑战,控制障碍函数作为一种基于控制器的安全方法在机器人安全控制系统中迎来新的发展契机。调研分析了控制障碍函数及基于二次规划的优化控制器,总结了机器人在已知和未知环境中的避障问题,综述了高斯过程和强化学习两种理论合成控制障碍函数的策略。最后,讨论了未来基于控制障碍函数的空地协同机器人安全控制需要重点关注的问题,为未来控制障碍函数的理论研究和技术应用提供了参考。

移动机器人嵌入式控制系统关键技术分析

本文聚焦于工业自动化领域中的一种移动机器人,通过深入分析其功能需求和工作环境,提出并实现了一套基于ARM9微处理器和专用运动控制芯片的嵌入式控制系统解决方案,以满足实际工业生产中的应用需求。

基于模糊PID控制的拖拉机遥控转向系统研究

由于拖拉机实际作业环境较为恶劣,为保证驾驶员的安全,提出了一种拖拉机遥控转向系统的设计方案。首先,对拖拉机现有的液压转向系统进行了分析,并提出了遥控转向系统的结构设计和控制策略设计;然后,通过AMEsim和Simulink分别搭建了遥控转向系统的液压部分模型和模糊PID控制器并进行了联合仿真实验。实验结果表明:设计的遥控转向系统能够实现拖拉机的转向,模糊PID控制器相对于常规PID控制器的控制效果更好,阶跃响应时间由1.49 s缩短到1.07 s,正弦跟踪响应最大误差由0.028 m缩短到0.015 m,抗干扰性也更强。

机床温控系统板式电加热水箱设计与仿真研究

为满足精密卧式加工中心温控系统对机床不同部位的差异化温度控制需求,提出了差异化主动温控系统方案,为该系统设计了3种温控子回路板式电加热水箱结构。通过Fluent软件对水箱进行数值模拟,研究水箱结构对性能的影响。根据仿真结果,对最大变形量、总换热系数、温度标准差、努塞尔数和摩擦因数进行综合考虑后确定最佳结构方案,对水箱进行生产制造并与机床连接测试,测试结果显示水箱正常起到温控液温度调节作用。研究结果为精密机床差异化主动温控系统的结构设计提供了一定理论依据。

汾渭地堑中、深层地热资源富集背景与形成机制

汾渭地堑中、深层地热资源较富集,但其成因机制不明。为了更有效地勘探开发这些资源,首先必须弄清楚其形成的地质背景和热聚敛成因。在前人研究成果的基础上,综合分析了汾渭地堑构造演化与动力学背景,深部热构造特征,源、通、储、盖条件,并探讨了其热聚敛机制。印度-欧亚板块碰撞的远程效应形成了汾渭地堑新生代伸展拉张作用;软流圈底辟上涌,上地幔热隆起,莫霍面和居里面抬升,中、浅层低速高导体形成,地壳拉张减薄,固态剪切脆-韧性变形是中、深层地热资源形成的基础。新生代强烈的伸展拉张和特殊的构造格局是有利的控热构造,地幔传导热是目标热储最根本的动态热源,埋藏较浅的上地幔内和壳内的低速高导层是良好的导热体和热能汇集中心,是中、深层热储的直接热源和震源层,切割较深并在新生代具有强烈活动的边山断裂和控盆断裂具有良好的导热功能,是良好的导热构造和释热构造;夹有孔隙极为发育的火山岩的厚层状新生代松散沉积物,具有良好的阻热保温效果,是优质的热盖层。发育韧性剪切变形的变质基底不仅是干热岩型地热资源(固热能)的目标层,也是浅层水热型地热资源良好的热源层。源、通、储、盖四位一体的高效热聚敛地热系统促进了优质中、深层地热资源的形成和富集。

智能化沙漠草方格压沙装置自动巡航控制系统

传统的压沙作业通常依赖人工操作,效率较低且耗时,为进一步提升沙漠治理过程中草方格压沙操作的效率和精度。该文集成GPS导航、雷达传感器和摄像头等智能感知设备,使装置能够实时监测周围环境,规划最佳作业路径,实现自动避障和精准压沙操作,基于模糊PID控制算法,能够根据地形变化自动调整装置的速度和工作深度,保证作业的稳定性和均匀性。现场试验表明,该系统显著提高了沙漠治理的机械化程度和作业效率,同时降低了人工成本,为沙漠化防治提供了可靠的技术支持。

一类非线性互联系统鲁棒控制问题的求解方法

含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题一直是研究的热点。针对此问题,构建了一种非线性互联系统状态观测器,并基于观测器的状态估计值设计了一种状态反馈控制器。对状态估计误差与状态反馈闭环互联系统进行增广联合设计,构造了一种增广李雅普诺夫函数,给出了增广系统渐近稳定的充分条件,保证了状态估计误差趋于零,状态反馈闭环互联系统鲁棒镇定。最后,选取两类互联系统算例对所提控制方法进行仿真验证,仿真结果验证了所构建的状态观测器的可行性和基于估计状态的状态反馈控制器的有效性,所提控制方法为含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题求解提供了一种参考。

全自动运行列车制动电阻液压风机自动控制方法研究

全自动运行列车制动电阻液压风机是一种利用液压技术驱动的设备,在列车运行过程中,其性能受到多个因素影响,容易导致输出气流或气压不稳定问题,因此研究全自动运行列车制动电阻液压风机的自动控制技术具有重要意义。在列车与轨道间作用力的基础上,构建列车制动模型,获取制动力矩,将相对扭转角作为基础,计算自旋蠕滑力矩,根据瞬时蠕滑速度,计算出列车车轮与轨道间的粘着力矩;构建列车驱动模型,建立制动力矩主动分配目标函数,利用Park变换和Clarke变换,获取电阻液压风机电磁转矩,通过转子磁链与控制频率实现电阻液压风机的自动控制。实验结果表明:该控制方法在列车制动控制过程中,其风机效率及恒速占比均值分别为5.26 s和99.77%,控制电阻后的风机电压与理想电压基本一致,能够高效恒定的实现制动电阻液压风机控制,提高列车的安全性。

基于扰动和输入饱和限制的连续时间系统预见跟踪控制

本文研究一类带有外部干扰和输入饱和的连续时间系统的预见控制问题.为了能成功地构造出连续时间输入饱和系统的误差系统,与以往对系统方程求导不同,本文利用状态平移方法代替状态求导,使得输入饱和连续时间系统的误差系统的构造成为可能.这样原系统的预见饱和控制就转化为误差系统的标准饱和控制问题.另外,针对原系统的误差系统,分别引入状态反馈和静态输出反馈,并改写输入向量以便利用可预见信号的未来信息.利用Lyapunov函数及LMI技巧,导出了闭环系统渐近稳定的充分条件.最后仿真例子表明了本文结果的有效性.

双回路控制下拖拉机发动机管理系统的设计

随着拖拉机发动机控制系统的复杂性在不断增加,拖拉机发动机扭矩管理系统需要满足多种工况需求,配备多种传感器和执行器,同时具备高效能和燃油经济性。为此,设计了基于双回路速度跟踪控制的拖拉机发动机扭矩管理系统,通过两个回路实现对发动机扭矩的精确控制,其中一个回路用于速度跟踪,另一个回路用于调节发动机扭矩。通过精确的速度控制和扭矩管理,系统可以在不同工况下实现高效的能量利用和优化的运行性能。试验结果表明:系统能够有效地实现发动机扭矩的准确控制,提高了拖拉机的整体性能和燃油经济性。研究结果旨在改进拖拉机发动机控制系统的性能,提高其适应多种工况的能力,并实现更高的燃油经济性。

基于预测误差法的无人机安全控制器设计

具备安全性的无人机控制器是保障无人机作战完整性的重要因素之一,该控制器能够在安全的界限范围内控制无人机的飞行性能。针对无人机的安全控制器的设计问题,首先,对无人机的闭环控制系统进行分析,并采用非参数预测误差估计的方法对闭环控制系统中的执行机构模块进行辨识,以证明辨识得到的模型与实际模型无偏;其次,阐明了无人机安全性的含义,并在闭环控制系统的辨识模型的基础上,对无人机的安全控制器进行了设计;最后,以无人机飞行姿态角中的俯仰通道为例,对安全控制器性能进行了仿真验证。实验结果证明了无人机安全控制器的有效性,能够将无人机的飞行性能控制在安全范围内,为飞行安全提供保障。

基于视觉导航的设施喷雾机电动底盘设计与试验

喷雾作业在设施农业作物生产中起着关键的作用,针对当前设施喷雾作业多以人工喷洒完成,机械化水平较低、底盘转向不灵活、农药利用率低,且人工喷洒易造成农药残留伤害人体健康等问题,设计了一款基于视觉导航实现自主行走的设施喷雾机底盘,完成了喷雾机底盘的机械结构设计,并对底盘的控制系统、驱动系统和软件流程进行设计。试验结果表明:设计的设施喷雾机底盘可以实现灵活转向和基于视觉导航自主行走,底盘3种标签试验平均成功率为98.67%;直线行驶10 m时,横向偏差平均值为2.1 cm,最大值为6.7 cm,底盘驱动系统和控制系统稳定。提高喷雾机作业的自动化和智能化,降低农民的生产作业强度,对设施农业现代化具有重要意义。

电动装载机闭式泵控线控转向系统研究

装载机是工程机械主要机型之一,面对环境压力亟待节能减排升级。当前电动装载机转向系统主要沿用传统阀控系统,存在能耗高、驾驶员劳动强度大等弊端。提出一种电动装载机闭式泵控线控转向系统构型,并利用PID进行位置伺服闭环控制。结果表明,闭式泵控线控转向系统在各工况下的液压系统效率都高于60%,在高速重载转向工况下的液压系统效率最高,为67.3%。即使忽略全液压转向系统在转角极限位置时的高压溢流损失,闭式泵控转向系统相对全液压转向系统在各转向工况下的效率也至少提高了54.3%,且具有较好的转向精度与操控性能,其转角跟踪误差能够控制在2°以内,压力波动维持在1 MPa左右,实现了电动装载机高效线控转向。

基于单自由度简化模型的漂浮体系斜拉桥电涡流阻尼振震双控性能研究

针对漂浮体系斜拉桥进行振震双控设计时所要面临的复杂建模和参数设计问题,提出了一种纵向运动的简化单自由度模型,并利用加劲梁梁端实测数据对简化模型的合理性进行了验证,最终基于简化单自由度模型对漂浮体系斜拉桥开展电涡流阻尼振震双控研究。结果表明,漂浮体系斜拉桥纵向往复运动的动力特性表现以一阶纵飘模态为主,基于此提出的简化单自由度模型能够合理反映漂浮体系斜拉桥加劲梁在外界动荷载作用下的纵向运动响应,采用简化模型进行漂浮体系斜拉桥纵向运动振震双控设计可以满足工程要求。此外,电涡流阻尼器可以替代液体黏滞阻尼器对漂浮体系斜拉桥进行振震双控,且电涡流阻尼器的控制效果随着阻尼系数的提高呈增长趋势。

基于零和微分博弈的航天器编队通信链路故障容错控制

针对可能由不确定干扰和网络攻击引起的通信链路故障的航天器编队控制系统,提出一种基于零和微分博弈的最优容错控制方法.该方法通过构建描述编队协同控制的性能函数,将通信链路故障容错控制问题等效转换为零和微分博弈模型.采用Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)方程和极小极大原则设计博弈中的优化解,并利用自适应动态规划算法对其进行在线逼近,以获得编队的最优容错控制策略,保证航天器通信链路故障下的在轨稳定性和最优性能.仿真结果表明了本文设计的分布式最优容错控制律的有效性.

基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计

为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度相机搭建硬件系统,利用分层模块化理念开发基于ROS架构的软件控制系统,搭建并实现了移栽作业中取苗、投苗、栽苗及移动平台协同一体化控制。实验结果表明:在大于2s/株的取栽苗周期运动条件下,可实现较高成功率的移栽作业。所设计控制系统保证了移栽作业成功率,提高了当前蔬菜移栽机的智能化水平。

一类具有阶段结构生物经济系统的最优控制

研究了具有阶段结构特征的食饵-捕食者系统模型的最优控制问题,通过稳定性分析探究了生物经济系统的平衡特性,提出了一种自适应动态规划算法,证明了该算法的收敛性。设计控制器使所构造性能指标(成本函数)达到最小,显著提高了生物经济系统最优控制问题解的计算效率,数值仿真验证了所给算法的可行性和有效性。

基于数据挖掘模型的智能插秧机作业实践探究

以进一步优化插秧机的整机作业效率为研究目标,选取插秧机智能控制系统为研究对象,基于数据挖掘模型及算法理念展开实践应用探究。结合插秧机的作业特征及网控系统结构原理,从降低网络信号传输延迟及提升抗干扰能力角度搭建数据挖掘算法优化模型,并进行实际的插秧状态算法路径设计及控制指令下发,确保各个环节衔接准确。插秧作业结果表明:基于数据挖掘模型的插秧机智能化作业水平得到显著提升,挖掘算法精度与系统控制准确率分别可相对提升7.90%和5.75%,整机插植均匀度可达90.72%,对于插秧机的智能化开发与优化具有促进作用。

基于自适应滑模控制器的PMSM调速策略研究

为了提高永磁同步电机的调速性能,滑模控制逐渐取代PI控制被引入控制系统中。但是传统滑模控制中趋近律的趋近速度慢与固有抖振问题制约着滑模控制的发展,为此提出一种改进的滑模趋近律。首先,为了解决传统等速趋近律中趋近速度和抖振难以平衡的问题,在所提趋近律中引入系统状态变量,并在滑模增益中引入指数项,使其在保证趋近速度的同时抑制滑模抖振。其次,由于开关函数在零点附近具有不连续的特性,会引起滑模抖振,为此采用sat函数代替常规开关函数,能够在保证响应速度的前提下抑制滑模抖振。然后,基于所提趋近律,设计永磁同步电机的滑模速度控制器。最后,仿真和实验结果表明,所提趋近律可以提高永磁同步电机调速系统的控制性能。