基于项目学习提升中小学生创新能力的探索——以FLL工程教育为例

精选FLL工程设计项目,按照基于项目的学习方式,引导学生在开放的问题情境中经历系统化的深度学习,每一年引领学习者经历7~10个月时间的问题解决过程,进而观测学生创新能力的变化。历时5年的教学实践表明,学生的创新能力有较大的提升。

基于SOGI-FLL的可变功率因数低压单相交流电子负载研究

为了克服传统无源负载无法修改参数的缺陷,背靠背拓扑的单相交流电子负载应运而生。但在低压小功率实验场合,电网电压容易受到谐波电流影响而畸变。为此,提出一种基于二阶广义积分器锁频环(SOGI-FLL)的可变功率因数控制策略。采用SOGI-FLL提高对畸变电网电压的锁相精度,获得基波分量和正交分量,并在此基础上设计了功率因数连续可调的控制方案;通过整流侧和逆变侧功率因数角协同控制,来减小直流母线波动。实验结果表明,设计制作的单相低压交流电子负载能够分别模拟容性、阻性和感性负载,功率因数在0.5~1.0范围内连续可调。

一种FLL辅助PLL的GNSS接收机矢量跟踪环路

全球导航卫星系统(GNSS)接收机的设计主要包括捕获、跟踪、解算三个环节,其中,跟踪环节中载波频率和码频率的稳定性直接影响着导航定位性能。为改善动态环境中载波频率和码频率的波动性,提高定位精度,提出一种频率锁定环路(FLL)辅助相位锁定环路(PLL)的GNSS矢量跟踪环路结构。在载波环中,采用二阶FLL辅助三阶PLL的跟踪方法,通过预测载波相位、载波频率、载波频率率,更新载波相位值并反馈到载波NCO,实现载波稳定跟踪;在码环中,将解算环节获取的伪距信息反馈到跟踪环节,实时更新各跟踪通道的码频率,实现码环稳定跟踪。实验结果表明,相较于传统的标量跟踪方法,所提出的FLL辅助PLL的矢量跟踪方法能够在动态环境下输出较小的载波频率和码频率误差,且具有更高的定位精度。相较于其他的环路改进算法,该方法融合了载波改进技术与矢量跟踪技术,且利用真实卫星数据验证了所提方法的定位效果。

FLL语言的说明性语义与过程性语义

阐明了 Ｆ Ｌ Ｌ（ Ｆｕｚｚｙ Ｌｏｇｉｃ Ｌａｎｇｕａｇｅ）语言的说明性语义，并从过程性角度提出了 Ｆ Ｌ Ｌ的执行模式。

基于FLL/PLL相结合的载波跟踪在导航接收机中的应用

载体动态性所引入的多普勒频移给导航接收机中的载波跟踪带来了很大困难。在对比分析了载波频率跟踪(FLL)和载波相位跟踪(PLL)环路各自优点的基础上,提出一种FLL/PLL相结合的载波跟踪方法,以充分发挥FLL动态性能较好、PLL的跟踪精度较高的优点,实现动态环境下快速、精确地载波跟踪;并以相位跟踪环路为例分析了热噪声及载体动态性对环路的影响,得出了环路设计的最佳带宽。理论分析和仿真结果表明,该方法能快速、精确地实现载波的跟踪。

基于双输入SOGI-FLL的单相电网电压同步新算法

研究SOGI-FLL锁相系统受到自身结构制约而无法实现快速响应的原因。提出在其基础上加入一个与原输入差90°相位的新输入端,从而形成双输入SOGI-FLL(dual-input SOGI-FLL,DISOGI-FLL)的锁相结构。通过数学分析和比较,DISOGI-FLL的动态特性相比原系统有了质的提升。针对单相电网和故障情况作相应修改和扩展,进而使其在电网正常或受到谐波干扰时均可快速准确跟踪电网基波和谐波幅值和频率,并产生相应虚拟正交信号,实现电网电压同步。最后,通过仿真和实验验证了所提算法的快速和有效性。

浅埋煤层房采破坏区充填复采技术研究与应用

针对浅埋煤层前期开采遗留的大量房采破坏区严重影响现阶段工作面正常开采的问题,以五家沟煤矿5-1号煤层15301工作面的赋存情况和开采条件为研究背景,采用煤矿探巷机器人和机载三维激光扫描系统,探查出靠近15301辅运巷道三个房采区的情况,对房采破坏区失稳机理进行研究,确定了破坏区支护强度,通过对充填材料不同配比实验,同时结合填充效果的探查结果,提出了安全快速通过充填区技术。研究与实践表明:当破坏区支护强度P_(k)≥2.1 MPa时,可避免房采破坏区失稳;确定了满足五家沟煤矿充填的主体材料为充填料Ⅰ,其中,水泥、粉煤灰掺入比例为3∶7,水灰比为1∶(0.8~1.2);对房采区进行充填后,利用安全快速通过充填区技术,顺利完成了15301工作面房采破坏区充填复采,取得了良好的技术与经济效益,为类似条件下的浅埋煤层开采提供技术借鉴。

一种基于FLL和PLL的复合载波环的跟踪精度分析

基于卫星通信高动态、高精度的需求,提出了一种锁频环与锁相环相结合的双环载波跟踪系统。通过分析热噪声和动态应力对载波环跟踪精度的影响,指出了锁相环和锁频环的优缺点,给出了复合载波环的结构框图和工作流程。最后通过系统仿真,证明了复合载波环比单一载波环具有更全面的性能。

基于改进DSOGI-FLL的并网变流器多谐振解耦网络同步方法

电网电压基频正序分量相位和幅值的准确检测是三相并网变流器稳定运行的重要保证。针对传统单同步旋转坐标系锁相环在畸变或不平衡电网下锁相精度低的问题,文中利用双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)设计了一种多谐振解耦网络的电网同步方法。首先,分析了二阶广义积分器锁频环自适应提取电网电压基波和频率的原理;其次,详细分析了不平衡电网下DSOGIFLL的锁频响应特性,提出将负序电压分量考虑在内的增益标准化线性模型,以提升其在不平衡电网下的锁频性能;然后,设计了以DSOGI-FLL为基础的多二阶广义积分器谐振解耦网络,实现畸变及不平衡电网下基波电压信息的准确获取。仿真与实验表明,该方法在电网电压畸变或不平衡情况下均能准确获取电网电压基频正序分量的相位和幅值信息。

基于IFLL跟踪技术的INS/GNSS紧组合算法

为了提高复杂电磁环境下的GNSS抗干扰能力,针对低成本制导武器的特点,提出了一种基于INS辅助二阶锁频环跟踪技术的INS/GNSS紧组合算法。该算法采用紧组合结果估计载体的多普勒频率及二阶锁频环估计的残余多普勒频率,控制载波和码发生器,以降低动态应力对跟踪环路的影响。建立了紧组合滤波模型,给出了实现方法。仿真结果表明,在高动态干扰环境下该算法可跟踪载噪比为18 dB-Hz的GPS L1 C/A卫星信号,比传统高动态接收机的抗干扰能力提高了约9 dB。

基于SOGI和FLL的感应电机磁链观测器设计

准确的磁链估计是实现高性能感应电机驱动的重要环节。设计了一种基于二阶广义积分器(SOGI)和锁频环(FLL)的新型磁链观测器以获取较好的磁链预测效果。不同于纯积分器和低通滤波器SOGI用于对电机反电动势积分,它可以避免由初始条件或直流偏置引起的饱和。新型磁链估计器不需要额外的幅值和相角补偿,并在采用多个SOGI和FLL配置后显著提高了电机低速下的磁链估计性能。最后,通过实验对磁链观测器的效果进行了验证。

高液限土用于路基填料时压实度标准降低的可行性分析

文中结合高速公路应用实践,通过包盖法、互层法、包芯法和土工合成材料法等技术,将高液限土用于路基直接填筑的实际效果进行研究。通过室内试验、现场检测对比不同压实度下高液限土的CBR值、压缩系数、抗剪强度和回弹弯沉值。结果表明,适当降低压实度标准后(3%~5%),高液限土可直接填筑路堤,不影响路基强度,具有显著的经济效益,可为同类工程提供参考。

强夯置换法在素填土软弱地基施工中的应用

文中以福建省龙岩市某矿山浮选尾矿脱水工程3栋单层丙类厂房为例,对强夯置换法在素填土软弱地基施工中的应用进行分析。结果表明,按照试夯后的强夯方案参数对施工场地进行三遍点夯和满夯,经处理后的地基均满足承载力fak≥250 kPa且压缩模量Es≥25 MPa的要求。

基于FLL的载波牵引过程的研究与实现

为使捕获到的信号估计参数可以更加精细化地初始化跟踪环路,在基于锁频环的牵引方法基础上进行了改进,根据卫星信号的特点,通过在一定时间内去除最值求平均的方法,消除了卫星信号中比特跳变对鉴频器的影响,扩大了鉴频器的鉴频范围。首先分析了鉴频器的鉴频方法和鉴频范围,重点分析了比特跳变对鉴频器的影响。然后提出了一种基于锁频环的牵引方案,最后通过MATLAB仿真测试了牵引方案的性能。算法分析及仿真结果表明,改进的牵引方案扩大了牵引范围,提高了牵引性能。

国外某铅锌矿全尾砂膏体充填设计方案研究

对全尾砂膏体充填的特点进行了分析,并且以境外某铅锌矿为例,对该矿全尾砂材料进行了物理化学性质、粒级组成、强度配比等试验。根据试验结果,对深锥浓密充填工艺和圆盘过滤机充填工艺两种方案进行了工艺比选,最终选择采用深锥浓密机充填制备工艺,并详细介绍了充填制备站主要设备的选型计算过程。

适老化改造的实践与反思

随着我国人口老龄化进程的加快,适老化改造成为提升老年人生活质量的重要途径。文章通过分析《深圳市开展“0570”老年人居家适老化改造实施办法(试行)》的实施情况,总结了当前适老化改造的具体流程和实践经验,提出了对现有政策的反思与改进建议。本文还探讨了适老化改造在实际操作中的重点环节,如防跌倒改造措施、引入智能化设备,以及提升生活便利性等具体实践,旨在为老年人创造一个更加安全,舒适、便利的居家生活环境。

基于改进嵌入式SOGI-FLL的储能变换器虚拟惯量控制策略

针对储能变换器采用二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)的虚拟惯量控制策略,易受电网谐波和直流分量干扰而存在纹波的问题,提出一种基于改进嵌入式二阶广义积分器-锁频环(IESOGI-FLL)的虚拟惯量控制策略。将多重频率自适应陷波器与基于二阶广义积分器原理的频率自适应滤波器嵌入SOGI-FLL的控制系统中形成IESOGI-FLL;分别建立SOGI-FLL和IESOGI-FLL检测电网频率微分信号的小信号模型,给出二者的参数设计过程;基于MATLAB/Simulink软件进行仿真对比研究,并搭建了一套柴储微电网系统实验平台,仿真与实验结果均验证了所提控制策略的有效性。

从大脑思维到动手创新实践——第二届FLL机器人世锦赛中国北方区公开赛

2008年3月1日上午，由FLL机器人世锦赛中国北方区域公开赛委员会和北京学生活动管理中心联合主办的“第二届FLL机器人世锦赛中国北方区域公开赛”在北京少年宫举办。北京学生活动管理中心孙荣燕主任致开幕词，北京航空航天大学机械工程与自动化学院宗光华教授、国家863计划机器人专题项目主管刘进长研究员参加了开幕式。

基于设计型学习(DBL)的机器人竞赛教学模式构建研究——以2018年FLL工程挑战赛“饮水思源”为例

在国家政策的大力支持下,我国机器人教育迎来了快速发展时期。多数开展机器人教育的学校都希望学生能够参加相关机器人竞赛,给学生提供一个展示自己的平台。目前机器人日常教学中的内容与竞赛主题脱节是机器人教学中的最大问题,以机器人竞赛为主题的教学模式创新已经成为我国机器人教育行业的重中之重。本文在深入了解众多中小学机器人竞赛教学方式的基础上,查阅了国内外文献,梳理了设计型学习在教育中的应用现状,结合笔者指导S学校二十多个学生参加2018年FLL工程挑战赛"饮水思源"的实践经验,从赛前、赛中、赛后三个层面出发,提出了基于设计型学习的机器人竞赛教学模式,以期为中小学机器人竞赛的教学过程提供参考和借鉴。

基于改进型级联SOGI-FLL的虚拟惯量控制技术

阐述2种已有虚拟惯量控制算法:一种是基于二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)的虚拟惯量实现方法,其消除直流与特征次谐波扰动的能力有限;另一种是基于级联SOGI-FLL(CSOGI-FLL)的虚拟惯量实现方法,消除直流分量的干扰,但在消除特征次谐波扰动方面的能力也有限。为此,提出一种基于改进型CSOGI-FLL(ICSOGI-FLL)的虚拟惯量控制技术,即将多重频率自适应陷波器引入到CSOGI-FLL的控制回路中,改善SOGI-FLL与CSOGI-FLL消除扰动的能力。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建的仿真模型和建立的柴储微网系统测试平台进行实验验证,有效验证了所述基于ICSOGI-FLL的虚拟惯量控制技术的正确性。