改进粒子群优化滚珠丝杠进给系统BP神经网络PID控制策略研究

针对传统的BP神经网络PID(BP-PID)控制因其初始权值随机,导致系统的收敛速度较慢、控制前期会有较大误差和BP神经网络初始权值优化等问题,建立了滚珠丝杠进给系统伺服三环模型,设计了BP-PID控制器,提出了一种二阶振荡混沌映射粒子群算法(SCMPSO)优化滚珠丝杠进给系统BP-PID控制器。首先,混沌映射初始化粒子位置,使粒子均匀分布于空间,增加粒子解的多样性;随后,提出一种非线性余弦自适应惯性权重,以平衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力;其次,在算法中引入二阶振荡环节,在面对突变多峰干扰时,能及时跳出局部最优解。研究结果表明:当加入外界干扰时,控制策略SCMPSO-BP-PID在正向进给时段的位移平均误差为0.013 mm,相比SAWPSO-BP-PID、LDWPSO-BP-PID、PSO-BP-PID这3种控制策略分别提升约45.8%、55.2%、61.7%;当加入阶跃响应时,SCMPSO-BP-PID的最大超调量仅为0.029,系统调节时间和峰值时间相比3种控制策略均有较大提升,具有较高的控制精度和稳定性。

矿用本安型防爆布控球

在以智能化矿山建设为要求的背景下,针对井下环境复杂、光照轻度差、存在易燃易爆气体、以及矿难发生后,原有的有线视频监控体系会受到破坏等问题。设计出一种矿用防爆型布控球,该设备以高通Cortex-A53芯片作为中央控制单元,采用CMOS图像传感器作为视频采集单元,并配有红外补光。设备采用本质安全电路的电源为设备供电。该布控球具有红外夜视距离远、成像质量高、功耗低的特点。支持TCP/IP、ONVIF、GB28181等协议。可广泛应用于井下安全生产领域。经测试,布控球黑暗环境下可视距离达20 m。

面向火电运行灵活性的钢球磨煤机制粉系统控制优化研究

针对双进双出钢球磨煤机制粉系统变出力过程风粉温度波动幅度大、瞬时磨煤出力偏差大等问题,提出考虑热一次风风温前馈和变出力过程料位差压设定值优化的控制策略。以BBD4360型钢球磨煤机为对象开展机理建模和瞬态扰动试验研究,建立并验证钢球磨煤机内料位差压、出口风粉温度等关键参数计算模型。基于磨煤机动态模型研究获得原有及优化后的控制策略对磨煤机出口风粉温度、磨煤出力和制粉单耗的影响规律。研究结果表明:在制粉系统变出力过程中,优化后的控制策略可降低磨煤机出口风粉温度偏差2℃以上,制粉系统磨煤出力累积偏差降低50%以上,制粉单耗降低5%以上,综合提升了制粉系统的关键参数控制效果。钢球磨煤机制粉系统优化控制策略有利于缓解机组调峰过程中由于燃料量供给偏差引起的气温、气压偏差大等问题,保障了燃煤发电机组的运行灵活性和高效性。

视觉机器人自动加球的分布式计算机控制系统

为克服传统球磨机自动加球系统磨球堵塞或卡住的问题,设计了视觉机器人自动加球系统,由磨球补充系统、磨球识别系统、磨球抓取系统、磨球输送系统等组成。为确保按现场工艺需求实现自动加球,基于以太网设计了可以进行数据传送的分布式计算机控制系统,由可编程序控制器和工控机组成。运行实践表明,分布式计算机控制系统的控制功能完全满足生产工艺对视觉机器人自动加球的要求,运行稳定可靠。

柑桔大实蝇绿色防控产品诱蝇球的开发与应用进展

柑桔大实蝇是危害我国柑桔产业发展的重大害虫之一。传统的物理防控、化学防控和理化诱控方法诱杀效果不佳,且难以清除虫源,导致实蝇抗药性增强。诱蝇球作为理化诱控的一款新型产品,能有效克服传统防控方法的不足。综述了诱蝇球的起源,并从诱蝇球的制作材料、球体直径、球体颜色和诱杀策略等方面分析了其诱杀效果的改良。与传统防控方法相比,改良后的诱蝇球成本低,操作简单,绿色环保,效果直观,在柑桔大实蝇的监测和防治中取得了良好成效,对促进我国柑桔产业健康可持续发展具有重要意义。

解析篮球训练中控球能力的训练方法

现阶段的篮球训练倾向于更加关注技术和战术层面的训练,而忽视了控球技能的重要性,认为其练习过程枯燥乏味,这就导致球员在控球技能方面有着较大的提升空间。因此,篮球教练员应当增强对控球技能训练的重视,实施一系列具有针对性的控球练习,以适应不同的比赛环境和要求。专项训练不仅能够强化球员的基本技能,还能有效提升他们的整体技战术水平,从而在激烈的篮球竞技中取得优势。

磁悬浮球自适应模糊滑模控制

磁悬浮球系统是典型的具有非线性特征的开环不稳定系统,为提高磁悬浮球(Magnetic Levitation Ball,MLB)系统的悬浮性能,设计直接自适应模糊滑模控制器。构造新型的积分型滑模面保证状态变量能够在有限时间内收敛到零点;为了消除趋近率函数的不连续产生的抖振问题,设计特定的自适应律,采用自适应模糊控制对切换项进行估计。仿真结果表明,自适应模糊控制能够有效的估计切换项,从而大大削弱了滑模的抖振,证明了控制策略的有效性。

基于动力学特性优化的直升机航向操纵系统减振效果验证

基于结构动力学基本原理及其影响因素,对直升机在飞行过程中出现的航向操纵拉杆支座断裂以及后舱脚蹬振动较大的问题,通过航向操纵系统增加配重和部分拉杆更换为球柔钢索这两种方式,优化航向操纵系统的安装动特性。试飞验证结果表明,两种方式均能有效降低拉杆振动,进而明显改善支座受载和脚蹬处的振动。

水下油管挂送入管柱系统液控球阀技术研究

水下油管挂送入管柱系统为完井作业期间的主要井控安全屏障,在出现井下安全风险时可通过控制液控球阀实现水下管柱的应急关断,也可实现剪断连续油管、电缆和钢丝等柔性措施管串后实现紧急关断,提高井控反应的时间。球阀本体总成的设计与加工制造工艺是实现液控球阀剪断柔性措施管串后密封的关键技术。针对球阀本体总成的设计结构、选材和表面措施处理的工艺,阐述液控球阀实现剪切后密封关键技术,提供了一种可行的球阀总成结构及其制造工艺方案。研究成果对水下油管挂送入管柱技术国产化研究和现场应用具有指导意义。

基于微分平坦的板球系统反步滑模控制

为改善板球系统轨迹跟踪控制误差大,控制精度低的问题,提出了一种基于微分平坦的板球系统反步滑模控制方法。首先基于欧拉-拉格朗日方程建立板球系统的运动学模型,通过合理简化得到解耦线性状态空间模型。以X轴方向控制器设计为例,利用微分平坦技术获得系统的目标状态量以及前馈控制量,建立误差系统,进而采用反步法实现对误差系统的滑模控制,利用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。算法中使用双曲正切函数抑制滑模的抖动,实现了对板球系统的轨迹高精度跟踪控制。仿真实验结果表明,该方法控制精度高,具有良好的控制效果。

基于领航-跟随的无人机编队避碰飞行控制

为实现多无人机之间队形的动态保持,针对从机对主机轨迹的实时追踪和主从机之间航向角的准确同步问题,设计一种以无人机之间距离和角度为变量的领航-跟随算法,在此基础上设计一种误差比例控制器以实现编队队形动态保持;在解决无人机内部避碰的问题上,建立一种球类避碰算法,避免无人机之间因碰撞而影响队形。通过Matlab仿真平台验证无人机集群编队算法,实验结果表明:改进的领航-跟随算法能够稳定地操控多架无人机,实现编队飞行;改进的无人机避碰算法能够有效维持编队的队形,并确保编队成员之间有足够的安全间距;算法的改进不仅提高了无人机编队控制的稳定性,而且能够应对更加复杂的环境条件。

基于Nussbaum函数的板球系统输入受限控制研究

为了实现板球系统在控制输入约束下的高精度轨迹跟踪控制,在反步法(Backstepping)的基础上采用了基于Nussbaum函数的控制输入受限控制方法。首先建立带有伺服系统的板球系统一体化模型,设计带有约束条件的控制律,设计Nussbaum函数,结合反步法设计其自适应律,最后,利用Barbalat引理证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该方法在输入受限的情况下,具有一定的抗扰动能力,以及良好的轨迹跟踪控制性能。

基于霍夫圆算法的滚球控制系统设计

滚球控制系统在控制系统领域里具有较高研究价值,但是在实际使用过程中,存在因小球定位不准确而导致控制效果不佳等问题。为了解决这一问题,本系统采用具有处理器的摄像头模块——OpenMv4 Plus,获取整个平板的图像,使用小球图像处理算法进行处理,计算出小球球心坐标。控制板采用自适应双环PID算法计算出理想PWM波形,并通过定时器输出至数字舵机调节平板倾斜角度,使小球运动,完成用户设定的任务。小球图像算法包含霍夫圆算法和中心点算法。经过测试比较可知:相比于中心点算法,霍夫圆算法计算出的小球球心坐标准确率高,可抗外界光照干扰,几乎不受图像中噪点的影响,小球运动轨迹与理想轨迹大体拟合,控制效果良好。

压水堆控制棒驱动机构传动部件磨损研究现状

在压水堆核电站中,控制棒驱动机构(CRDM)是实现反应堆启动、调节功率、保持功率、正常停堆和事故状态下的紧急停堆的关键设备,其可靠性直接关系到核电站的运行安全,磨损是该机构失效的主要形式。压水堆CRDM所用传动部件主要有磁力提升钩爪式和丝杠滚珠式,磨损失效是传动部件主要的失效形式。目前针对CRDM传动部件磨损的研究进展缺乏系统地分析或综述。本文介绍了CRDM传动机构的结构和运动形式,阐述了CRDM传动机构的材料选型与未来研究方向,并概述了核电行业中的CRDM传动机构的磨损研究进展,最后讨论了两种机构基于不同理论的磨损预测模型,并对CRDM传动机构材料的未来研究方向进行展望。

电磁阀和电动球阀在某大型水电站应用研究

某大型水电站主要使用电磁阀或电动球阀的系统有油压装置系统(额定压力值6.3 MPa)、中压气排污系统(额定压力值6.9 MPa)、低压气排污系统(额定压力值0.75 MPa)、润滑水系统等。对各系统中的电磁阀和电动球阀应用情况进行研究,提出电磁阀和电动球阀应用建议,为其他电站或工程应用提供参考。

面向学科竞赛的发球机器人设计与控制

以发球机器人的设计和控制为案例,涵盖机械结构设计、电子电路设计、单片机控制、机器视觉、运动学建模和控制调试等多个领域的知识综合。该机器人的机械结构主要包括捡球机构、传球机构、发球机构和底盘机构。底盘机构为机器人的移动提供动力,捡球机构用于捡取放置的待发球,结合视觉定位单元可实现待发球的准确定位和自动抓取,传球机构负责将待发传送到发球机构,由发球机构将待发球发射到目标区域。电气控制系统的主控芯片为STM32单片机,实现对各执行机构的协调控制。经制作样机测试,该发球机器人的发球方向和速度可控。

超薄玻璃落球试验中防二次冲击控制方法研究

随着数字化技术的不断发展,手机、平板等电子设备已经成为生产生活中不可或缺的工具。此类设备上的盖板玻璃在日常使用中经常出现意外碎裂的情况,这是玻璃材料的抗冲击强度决定的。通过对GB/T 39814—2021中规定的落球冲击法展开研究,形成防二次冲击装置的自动控制方案,避免落球冲击试验过程中玻璃试样受到二次冲击,保证试验数据的准确,降低试验成本。

多项式插值改进的乒乓球拾球机械臂运动控制

乒乓球拾球机器人在工作过程中易受到场地、机械结构等因素的制约,不能精准拾取乒乓球。为此,提出多项式插值改进的乒乓球拾球机械臂运动控制。通过乒乓球捡拾机器人工作示意图及机械臂优化原理,优化设计拾球机械臂的结构,利用3-5-3多项插值法构建拾球机械臂轨迹的轨迹函数,并在此基础上利用混沌粒子群算法实现拾球机械臂的轨迹规划。实验结果表明,所提方法能够精确地对拾球机械臂的轨迹实施规划,并且其受随机扰动的影响较小,控制误差平均值为0.01,具有良好的控制效果。

基于ESO与线性化反馈的磁悬浮球系统自适应全局积分滑模控制

【目的】本文针对磁悬浮球系统的非线性特性、不确定性以及其易受外部扰动影响的特性,将线性化反馈控制与自适应全局积分滑模控制(AGISMC)相结合,优化系统控制效果、提高控制精度。【方法】首先,通过线性化反馈建立数学模型,使用自适应控制实现对系统参数的实时估计,降低系统的不确定性;其次,引入全局函数以改善系统的瞬态响应,将滑模函数中的符号函数替换为饱和函数以减小系统抖振;再次,在不确定干扰方面,利用扩张状态观测器(ESO)对系统未知干扰信号做出实时估计;最后,基于Matlab/Simulink进行仿真分析,并搭建试验平台进行试验验证。【结果】仿真和试验结果表明:AGISMC-ESO控制器与比例积分微分(PID)控制器在阶梯响应时均没有超调,且本文设计的AGISMC-ESO控制器到达稳态的时间更短;AGISMC-ESO控制器能在扰动出现后更快进行补偿,使系统快速到达稳态;施加正弦信号下,磁悬浮系统的实际运动轨迹与ESO所观测的位移曲线基本吻合。【结论】与PID控制器相比,本文设计的AGISMC-ESO控制器具有更快的响应速度、更高的控制精度、更好的动态跟踪性能和更优的抗干扰性能。

磷铜球高效自动镦球机设计及应用

针对磷铜球生产效率低、圆球成型质量低等问题,设计了一套高质高效镦球机系统。该系统以欧姆龙PLC控制器为核心,分别设计了多方向校直装置、结构简单的剪断与松紧装置、具有导向功能的挤压装置,再结合液压传动技术、PLC控制技术与传感器技术,优化了磷铜棒的校直效果,缩短了生产时间,保证了圆球成型质量。通过生产车间的实际运用证明,该系统可以高质高效地完成磷铜球加工任务。