无秒表自感应计时、免纸笔网络控制运动会 AutoGamer系统控制器——学校体育运动会的自动化研究和实现

一、问题的提出 开展体育运动，增强人民体质，是时代发展的需求。在科技飞速发展的今天，怎样实现高效可靠的自动化运动会呢？

一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计

这里提出了一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计,以提高电液位置伺服系统的控制准确度。从电液伺服系统的构造出发,分析了其组成结果与工作过程。以外界输入电压为依据,求取了滑阀的动力学模型,通过液压缸两个子缸压力差值形成的负载压力,计算出了滑阀动态运动时产生的流量,并通过负载压力得出了负载的位移平衡方程,进而以滑阀位移、负载位移及输入电压等系统的状态参数,获取了电液伺服系统的动力学模型。引入超螺旋控制器和广义超螺旋控制器的一般表达形式,以输入电压误差及负载位移误差为依据,构造了系统的滑动面函数,并将滑动面函数的导师与超螺旋控制器相结合,构造了基于超螺旋控制器的滑模控制器,为了提高系统的收敛速度,在基于超螺旋控制器的滑模控制器的基础上,借助广义超螺旋控制器,构造了高阶滑模控制器,以对电液位置伺服系统进行控制。实验结果表明,所提算法不仅具有较好的响应速度,而且对电液位置伺服系统的控制准确度较高,在对目标轨迹跟踪时,所提方法比模糊干扰观测器方法的跟踪准确度提高了33.11%。说明所提方法对电液位置伺服系统具有较好的控制性能。

数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

造纸机分布传动可编程控制器PCC系统的应用

PCC可编程控制器以其强大的数据处理能力、高运算速度和可靠网络连接等优势,在在造纸工业中得到广泛应用,充分发挥其优势有助于推进造纸机的智能化发展、提升造纸机的技术水平。对此,简述了PCC系统控制原理,设计了以PCC B&R 2005为主控制器、操作面板为人机界面、PROFIBUS现场总线为通信方式的造纸机分布传动控制系统,对系统中主要硬件选型与配置、系统通信方式、下位机软件设计等进行了详细说明,并基于组态王与PCC进行造纸机分布传动上位机监控界面的设计,以期提高造纸机分布传动控制系统的控制精度、实时性和稳定性。

基于可编程序控制器和变频器的多段速控制系统

基于可编程序控制器和变频器设计了一套多段速控制系统。在分析多段速控制系统控制要求的基础上,进行可编程序控制器与变频器的硬件接线,分配可编程序控制器的输入输出地址,配置变频器的参数。设计多段速控制系统的时序图和顺序功能图,采用定时器指令为主体编写梯形图。通过调试确认,所设计的多段速控制系统能够满足控制要求,运行稳定可靠。

面向悬浮光力系统的集成化反馈控制器研究

悬浮光力系统具有高灵敏度、高稳定性和低耗散等特点,有望发展成为新型高性能力学传感器。针对目前悬浮光力系统存在的反馈控制器兼容性差、软硬件成本高、集成度低等问题,提出了一种兼容多种反馈控制模式的软硬件设计方案,并研制了一套高度集成的反馈控制器,在160 mm×170 mm×42 mm的尺寸上集成了六通道模数/数模转换器、滤波器、现场可编程门阵列+微处理器(FPGA+ARM)等功能模块,并且开发了基于数字锁相环和比例积分微分(PID)控制器的控制算法,最终在同一套硬件系统上实现了跨尺度微粒的运动信息采集和反馈控制,以及数十赫兹至亚兆赫兹的感知带宽。实验结果表明,该集成反馈控制器能够实现超高真空(10-6 Pa量级)下亚微米及微米尺度微粒的稳定悬浮和运动控制。在扩展系统感知带宽的同时减小了整体体积,为悬浮光力传感技术的器件化奠定了基础。

基于H_(∞)控制器的阀控非对称缸位置伺服系统控制

以阀控非对称缸位置伺服系统为研究对象,建立其数学模型;针对负载突变及油液弹性模量变化提出了H∞鲁棒控制方法,从频域上分析了控制器对系统动态性能和稳态性能的影响。采用AMESim和MATLAB/Simulink搭建了阀控非对称缸位置伺服系统的联合仿真模型,对不同工况下控制器的跟踪精度及抗扰能力进行仿真研究。最后,通过油缸加载实验测试平台对仿真结果进行进一步验证。结果表明:所设计的H∞控制器提高了系统的快速性和鲁棒性,相比于PID控制下系统正弦响应结果,H∞控制器的最大跟踪误差在无负载工况下降低了48.8%,在负载突变工况下降低了56.25%;同时阶跃响应时间缩短了7.5%。

基于NX运动控制器的三维太空环监控系统设计

三维太空环能够模拟人在太空中的感知和体验。设计基于NX运动控制器的三维太空环监控系统,包括运动控制系统和上位机监视系统两部分。运动控制系统与伺服驱动器和触摸屏一起控制滚环的旋转速度和运行时间,上位机监视系统应用C#和SQL Server数据库开发,负责设备运行数据的采集、存储和管理。该监控系统速度控制精度高,末态定位准确,操作简单,具有异常报警等功能,且运行安全可靠。

含混合型潮流控制器的风电并网系统潮流优化

混合型潮流控制器(hybrid power flow controller,HPFC)可以有效解决风电并网系统中存在的支路潮流过载问题,且相较于统一潮流控制器成本更低。针对现有的HPFC潮流优化研究尚未计及支路潮流最大值约束和风电不确定性的问题,提出一种基于场景削减的含HPFC风电并网系统最优潮流模型。首先,建立HPFC的功率注入模型,并推导了注入功率表达式;其次,采用K均值算法削减风电、负荷概率场景,通过CH(+)指标选择最优场景集合;最后,建立兼顾发电机运行成本、系统网络损耗、正常运行及N-1故障下的支路负载率的多目标优化模型,采用多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法进行求解,利用模糊满意度函数在Pareto解集中筛选出折衷解。在MATLAB中仿真验证所提方法的有效性,结果表明该方法可以计及风电不确定性,保证电网在不同场景下的安全经济运行。

不同控制器对基础移动的电磁轴承-转子系统的减振效果

为探究线性自抗扰控制器(LADRC)、H∞控制器和分散PID控制器对基础移动的电磁轴承-转子系统的减振效果,建立了基础移动工况下的电磁轴承-转子系统动力学模型,模拟了飞机俯冲-拉升和水平转弯2种工况并计算了3种控制下的转子振动响应及控制电流。结果表明:H∞控制器对基础移动干扰的抑制性能最好,LADRC次之,分散PID控制器最弱;当飞行速度与最大滚翻角增大时,3种控制下的转子最大位移及最大控制电流均会增大,LADRC和H∞控制下的最大控制电流相差不多且均小于PID控制;LADRC和H∞控制下的转子最大位移也比PID控制更小。

基于可编程逻辑控制器的电磁继电器多参数测试系统设计

针对传统的人工离线抽检方式无法实现批量测试与综合参数缺陷分析的问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器的多参数电磁继电器测试装置,可以实现批量继电器实时动作状态监测、数据采集与处理以及检测结果的分析与显示。首先介绍了测试系统的组成,设计了继电器参数测试模块,根据系统工作模式完成了程序流程设计,能够满足批量电磁继电器的可靠检测。

采用潮流控制器的贯通型牵引供电系统负序治理模型及控制策略

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器(PFC)和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵引供电系统拓扑结构和数学模型的基础上,设计合理的约束参数和控制策略,通过控制补偿装置改变电力系统侧功率分布,从而实现负序补偿;采用MATLAB/Simulink仿真试验平台,分析补偿装置所需容量随负序补偿程度的变化规律,并计算最小化负序补偿容量,对补偿方案进行验证。结果表明:基于功率转移的负序补偿方案能够灵活调节公共连接点处负序功率和无功功率含量;可将公共连接点处三相电压不平衡度的最大值降低至4%,95%统计值降低至2%,满足了国家标准,从而验证了基于功率转移负序补偿方案的有效性。

面向呼吸系统变论域模糊自适应PID控制器的设计与实现

新型冠状病毒的爆发,导致世界许多国家的医疗设备及个人防护设备短缺,为了满足患者拥有更方便、舒适的治疗环境。在传统PID控制算法的基础上增加变论域控制器和模糊控制器,能调节实际输出与目标设定值之间变化的参数。实验结果表明:使用变论域模糊自适应PID控制器在0-20cmH2O压力范围的三个呼吸层次下实时调节,最后发现所设计呼吸系统输出的潮气量偏差率均值为6.27%,低于正常偏差率10%,基本能满足患者的需求。

基于反步法控制器的双缸液压系统同步运动控制研究

由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步控制结构中;分别搭建基于反步法控制器和PID控制器的双缸同步控制系统AMESim与Simulink联合仿真模型,并进行联合仿真。结果表明:与PID控制器相比,从阶跃响应方面看,反步法控制器最大同步误差减小了62.3%,调定时间减少了26.96%;从正弦跟踪能力方面看,反步法控制器滞后性显著降低,并且能够满足双缸同步控制要求。

氢燃料电池物流车集成控制器散热系统设计与仿真

根据氢燃料电池物流车集成控制器热源多、温区广的特点,合理设计六合一集成控制器及其冷却流道,并对集成控制器散热系统性能进行仿真分析。仿真结果表明,集成控制器散热效果良好,满足设计要求。

一种非线性自适应液压系统控制器设计与研究

针对现有电液伺服系统的非线性、参数不确定导致轨迹跟踪精度低的问题,提出了一种非线性自适应输出反馈控制器。分析了液压系统的非线性模型,为控制器设计提供理论基础。非线性自适应输出反馈控制器包含自适应线性扩展状态观测器(Linear Extended State Observer, LESO)和非线性扰动观测器(Nonlinear Disturbance Observer, NDO),用来估计系统中不可策略状态以及惯性载荷动力学中的失配扰动。实验结果表明,所提出的非线性自适应输出反馈鲁棒控制器可有效解决PI控制器存在的谐振问题。

基于负载自适应的刮板输送机链张紧系统控制器设计及模拟验证

为优化刮板输送机链张紧系统的控制性能,通过将神经自适应和刚度辨识相融合,设计基于负载自适应的链张紧系统控制器ATC。对比分析ARCV、NNs、ATC三种控制器的性能,发现ARCV比NNs控制器性能差,而NNs又比ATC控制器性能差;进一步对比分析ARCV、ATC控制器在强负载干扰下的性能,发现相比ARCV控制器,ATC控制器仍可以快速收敛和保持稳定,其跟踪精度和鲁棒性更好。

可编程控制器运行时系统软件的设计研究

可编程控制器系统中软件发挥着重要作用,它决定了控制器系统功能是否完善,影响控制器在运行期间的控制效果。基于此,本文分析了可编程控制器系统设计要点和可编程控制器系统软件的设计思路,着重研究了可编程控制器运行时系统软件设计方法,设计了集任务调度、在线调试、热备允余等功能于一体的软件系统,实现实时高精度任务调度,满足更多应用场景需求,以在线增量更新方案,进一步提升程序运行效率,希望能够对相关工作提供一定帮助。

汽车安全气囊控制器功能测试系统研究

为优化汽车被动安全功能,该文对汽车安全气囊控制器功能性指标进行概述,介绍汽车安全气囊控制器功能测试系统要求,分析其存在的问题,并提出汽车安全气囊控制器功能测试系统创新路径,以提高汽车安全气囊控制器功能测试的准确性、全面性和效率,提升安全气囊控制器质量。

模糊PID控制器在电加热系统中的应用

电加热系统具有对温度控制精度要求高、调节时限要求短等特征和要求。针对目前传统控制算法精确度不足的问题,将模糊PID控制器应用到电加热系统中,在MATLAB/SIMULINK软件中搭建仿真环境,与常规PID控制器进行仿真比较。仿真结果证明,模糊PID控制器的超调量、飞升时间、调节时间等时域指标远优于传统的PID控制器,能够实现高性能、高精度的温度控制。