基于磁导航的直立轮式机器人控制系统设计

能够自主循迹的轮式移动机器人在巡检、搬运、配送等领域已经广泛应用,但是在狭窄空间的特殊场景中难以灵活转向。针对这一问题,文章以S9KEAZ128AMLK单片机为核心控制器,设计了一种基于磁导航的智能行驶直立轮式机器人。单片机通过倾斜角及角速度的互补拟合获取姿态数据,由LC并联谐振电路对导航磁场进行选频获取路径信息,将直立、转向和转速3个闭环控制信号共同作用于左右轮电机,使轮式机器人在保持直立姿势的同时,能够根据道路偏移量改变方向和转速。

和田—若羌铁路戈壁盐碱区高立式“Z”字形沙障配置的风洞试验

[目的]探究多排“Z”字形沙障的合理配置模式,为和田—若羌铁路沿线戈壁盐碱区的风沙防护提供科学参考。[方法]在风洞中模拟当地的风沙环境,对孔隙率为40%的多排“Z”字形高立式沙障的防沙效果进行试验。[结果]多排沙障的迎风面与风向的夹角为钝角时,沙障后积沙出现分离现象;沙障的迎风面与风向的夹角为锐角时,沙障后积沙出现聚集现象。防沙效率随着风速增加都有所下降,当风速为12 m/s(7级风)时,设置两道高立式沙障和三道高立式沙障的防沙效率分别为74.0%和100%,当风速增加至15 m/s(9级风)时,设置两道高立式沙障和三道高立式沙障的防沙效率分别为72.7%,88.9%。[结论]鉴于该研究区风沙条件,建议采用三道沙障,沙障的迎风面与风向尽量呈钝角布置。

基于滑模控制的无人驾驶自行车设计与仿真

针对无人驾驶自行车无法实现自平衡的问题,设计一种由滚珠丝杠滑台、滑块、曲柄和连杆组成的曲柄滑块机构,并采用滑模控制方法来控制车体的平衡和运动方向。先对曲柄滑块机构的运动特性及受力进行了分析,分别得到滑块位置与前车把转角的关系以及转向电机输出力矩与前车把所受力矩的关系。通过分析无人驾驶自行车在直立行驶过程中的动力学特性,采用拉格朗日方程法建立了系统的动力学模型。设计了滑模控制器并进行了仿真分析。仿真结果表明,文中所采用的控制方法可以在转向电机输出很小力矩的情况下实现无人驾驶自行车的直立平衡运动。

常见塑料包装输液生产工艺对比及选择策略

本文通过汇总国内外相关文献,并结合药品生产企业实践经验,对我国常见的塑料包装输液生产工艺及包装形式进行分析,综合比较聚丙烯输液瓶、非PVC软袋、直立式聚丙烯输液袋、内封式聚丙烯输液袋4种包装形式的输液生产工艺,以及其技术特点、设备性能及工艺步骤。尝试性地提出应从产品质量控制指标及药物经济性两个层面进行分析,以及应理性探讨在不同特定条件下药品生产企业如何结合自身发展和需要,选择最适宜的生产工艺,以期为相关单位选择策略提供参考。

两轮自平衡车控制系统的设计与实现

根据飞思卡尔智能车竞赛的要求,设计了基于MC9S12XS128单片机的两轮自平衡智能车控制系统。介绍了该智能车系统的硬件模块电路设计、控制系统的构成及核心控制算法的实现。在此基础上详细介绍了用于智能车直立控制、速度控制和方向控制的参数调试时简单易行的关键技术。经过反复多次的实验表明,本文设计的两轮自平衡车控制系统性能可靠,在车身保持直立平衡的同时能够沿着赛道快速平稳运行.

基于PD算法的两轮自平衡车直立控制

建立了两轮自平衡车的动力学模型;在Matlab环境中设计了基于PD控制算法的两轮车直立控制器;仿真分析了控制器中各参数对系统的影响。利用普通小功率直流电机,模拟量输出的陀螺仪和加速度传感器,BTS7960半桥芯片等低价位元件设计了一套硬件电路,并将仿真程序移植到16位Freescale单片机中对两轮自平衡车进行控制;实测数据验证了所设计控制算法的合理性和设计电路的正确性。

基于卡尔曼滤波的两轮自平衡车姿态检测

建立了两轮自平衡车的动力学模型;设计了一种采用卡尔曼滤波的两轮自平衡车姿态检测控制算法的控制器;搭建了SIMULINK仿真模型,仿真分析了控制器中各参数对系统的影响;并将仿真程序移植到16位Freescale单片机中对两轮自平衡车进行控制;通过实测数据验证了所设计控制算法的合理性和设计电路的正确性。

一种基于竞赛的两轮自平衡小车的设计

介绍一种两轮自平衡智能小车控制系统的实现方案。该系统以MC9S12XS128单片机作为主控芯片,采用一组激光传感器进行路径检测,使用ENC-03MA陀螺仪与MMA7361加速度计进行小车直立自平衡检测,利用BTS7960芯片进行电机驱动,使用增量式编码器进行速度检测,借助滑动电阻器和液晶屏对参数进行调整与观测。在软件方面,结合PWM技术和PID控制技术对小车的两个直流电机的转速进行控制,可以实现两轮小车的动态自平衡快速寻迹运行。实践表明该设计达到了理想效果。

基于PWM伺服控制及LQR的两轮自平衡移动机器人

研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验。系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器反馈的高精度直流伺服电机分别驱动,采用晶体管脉冲宽度调制(PWM)直流伺服控制系统,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器。建立系统的数学模型,在M atlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),系统具有良好的鲁棒性和稳定性。通过实验验证了系统的稳定性。一种真正的仿人型机器人实现各种灵活的行走控制,表明了系统建模、引入伺服系统和控制器设计的合理性和有效性。

基于飞思卡尔单片机的平衡车设计

本文介绍了基于MK60DN256ZVLL10单片机控制系统设计的平衡车硬件电路及直立原理,详细阐述了平衡车直立控制、速度控制和方向控制的参数调试方法。主要创新点为用虚拟示波器来观察速度参数的变化,使调试更为准确和直观。试验证明:该平衡车控制系统稳定,能在直立平衡的基础上实现稳定行走。

一种用于人体垂直平衡控制的小脑模型

提出了一种具有长回路力反馈以及增益调整的控制模型,用以描述人体垂直平衡的控制.模型主要由大脑和小脑两部分组成.小脑部分由两组增益表示.这两组增益负责提供踝—膝—臀环路之间相同或交联关节长回路延伸反应的线性缩放比.大脑部分则仅仅包含一组相同关节线性力反馈的增益.本文提出,小脑是将控制增益组作为感觉人体运动状态的函数来转换的.通过仿真,该模型证明,稳定的、具有线性增益调整的混合长回路反馈,可以在缺乏明确动态内模的情况下提供实时平衡控制.

栅栏对颗粒起动风速影响的实验研究

气流对栅栏的响应可以定量地用沙粒的起动风速来表征。通过风洞模拟实验研究了栅栏两侧不同距离处沙粒的起动风速及运动特征随疏透度和高度的变化关系。根据颗粒运动的不同典型特征,栅栏附近的水平区域可划分为5个区。栅栏的疏透度是决定其最终防护效果的关键因素,紧密型栅栏,尤其是不透风栅栏,其迎风侧脚容易形成堆积。栅栏疏透度为0.3～0.4时相对起动风速最大,疏透度0.3～0.6时能产生最大的有效防护距离。栅栏越低,产生最佳的防护效果所要求的疏透度就相对越小,反之亦然。疏透度0.3～0.4的栅栏在实际应用中可以起到最佳的防风阻沙效果。

青藏铁路K1533路基风蚀防治措施效益研究

对青藏铁路K1533处高立式沙障和石方格沙障防风固沙的效益进行了研究，结果表明：高立式沙障可有效地降低防护区的风速，风速降幅范围在第1沙障后为14．63％～86．15％，第2沙障后为41．93％～97．91％，第3沙障后为22．80％～87．40％；同时降低了防护区的侵蚀量，高立式沙障后的侵蚀量和对照区相比，第1沙障后的侵蚀量仅占对照区的21．75％，第2，3沙障后的侵蚀量和对照区相比，其值缩小了数十倍到数百倍。石方格区的侵蚀量减幅更大，和对照区相比，相同高度的侵蚀量缩小了数十倍到数百倍甚至数千倍。高立式沙障、石方格沙障措施相结合使用，对于防治风蚀具有十分显著的作用，对保护风沙区铁路工程免遭风沙危害具有非常重要的作用。

复膜沙袋阻沙体与芦苇高立式方格沙障防沙机理风洞模拟实验

模型按 1∶ 10比例尺设计 ,在 u∞ =7.0 m· s- 1、u∞ =10 .0 m· s- 1和 u∞ =15 .0 m· s- 1实验风速下 ,先在纯气流作用下测定流场结构 ,然后在风沙流作用下测定蚀积状况。实验结果表明 :紧密型、疏透型和通风型 3种不同结构的复膜沙袋阻沙体前近处分布有拐角阻滞绕流区、阻沙体顶下方抬升加速区、阻沙体后回流区、阻沙体后贴地层低速回流区等流场特征结构 ,紧密型、疏透型两种类型复膜沙袋阻沙体防风阻沙效果显著 ;2 .5 m× 2 .5 m、5 m×5 m和 10 m× 10 m的高立式芦苇方格前沿流速逐渐增大 ,最大值出现于迎风第一格上空 ,而后逐渐阻滞减速 ,至15～ 2 0 m处趋于稳定 ,区内积沙均匀。复膜沙袋阻沙体与原状芦苇高立式方格沙障适宜于流动性沙漠地区各种设施的沙害防治工程。

改进的两轮直立车多回路控制

两轮直立车传统单回路PID闭环算法实现简单,成为常用的基础算法,但直立车系统具有非线性、欠驱动、高阶次、自然不稳定等特点,单级PID不能实时有效地进行调节,且由于直立环与速度环并联产生耦合,导致在车速较高时该方法的控制不稳定。针对这一问题,采用比值法、四元数-互补滤波法和平均速度法提高车辆和环境信息的准确度,并设计了串级行驶和串级转向PID控制系统。经过实际调试和与传统方案的数据对比分析,结果显示,两轮直立车在平衡保持跟踪和循迹方面的稳定性、抗干扰能力以及控制精度都获得了较大提升。

圆盘剪剪切平行度问题的分析与对策

针对圆盘剪剪切镰刀弯问题,分析认为影响剪切平行度的因素有:夹送辊速度差、剪刃使用状态、圆盘与碎边同步性、原始板型及操作控制等。通过建立剪刃同步更换机制,优化调整夹送辊及垂直与水平刀缝,提高圆盘剪自动定位精度等,钢板镰刀弯控制水平由0.8～1mm/m提高到0～0.2mm/m。

两轮直立式自平衡移动机器人的控制系统设计

研究了两轮直立式自平衡机器人的系统组成,并利用动力学原理建立系统的数学模型,在Matlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),并进行了仿真和机器实体的实验,系统具有良好的鲁棒性.表明了系统建模和控制器设计的合理性和有效性.这种机器人两轮共轴、独立驱动,车身重心倒置于车轮轴上方,通过运动保持平衡,可直立行走.由于特殊的结构,其适应地形变化能力强,运动灵活,可以胜任一些复杂的工作.为机器人的自主控制、自学习提供了可靠的实验平台.

立式节能抽油机的智能控制系统

为解决我国游梁式抽油机成本高、耗电量大,效率低、调整困难等问题,对比分析了智能控制立式抽油机的优点,将立式抽油机代替游梁式抽油机应用到实际中去。开展了针对立式抽油机的高效率可靠性分析,提出了利用西门子PLC和Micromaster变频器来实现具有自适应变频调速和自动进行故障诊断智能控制系统的方法,该控制系统通过选用西门子PLC作为核心控制器去控制变频器,通过改变电动机的运转频率,实时计算了抽油机应该运行的速度,通过计算上、下冲程的时间,来控制变频器的输出电源的频率和电压。实现了电动机的无级调速控制,并做到了运行转矩的适配。研究结果表明,该节能立式抽油机的智能控制系统具有结构简单、无故障运行寿命长并提供远程监控接口等特点。

直列三缸发动机电控系统怠速控制策略研究

以自主开发的直列三缸发动机电控系统为例,研究了发动机怠速控制系统的硬件组成,探讨了怠速控制策略。Matlab/Simulink仿真表明:起动和暖机工况采用开环控制、暖机后工况采用闭环控制、对闭环控制采用模糊控制是一种有效的怠速控制方法,能使发动机转速稳定在怠速目标转速。

基于摄像头的直立自平衡智能车设计

设计直立行走式循迹智能车的机械及控制系统;系统选用微控制器MK60为控制核心,利用陀螺仪和加速度传感器,采用互补滤波的方法计算车体的角度和角速度,通过比例微分算法控制智能车车轮的加速度来抵消车模运动倾向,实现智能车直立;单片机通过模拟摄像头进行赛道图像捕捉,采用边沿检测算法识别赛道中心线,计算与设定值的偏差,进而控制左右两个电机产生速度差,完成智能车的转向;经测试,智能车能够在保持直立同时,完成赛道识别,且运行平稳快速。