基于PID的直流电机调速系统设计与仿真

利用直流电机的简化结构和等效电路,推导系统的微分方程和传递函数,在Matlab/Simulink环境下构建直流电机系统的仿真框图,并进行仿真和分析。针对仿真结果提出了优化系统性能的控制器设计方案。利用Simulink设计工具,加入PID控制模块,通过参数整定,设计出符合指标要求的直流电机调速系统控制器。

基于双目视觉传感器的前向碰撞预警算法改进

现有的前向碰撞预警系统大多采用多个毫米波雷达叠加或毫米波雷达与视觉传感器融合等方式,存在成本高、算法受限等问题。在比较多种传感器的性能及应用优、缺点后,选择双目视觉传感器作为前向碰撞预警系统传感器。将改进后的碰撞时间(Time to Collision,TTC)算法与卡尔曼滤波融合,结合双目视觉传感器,比较TTC值与适应性阈值,评估风险等级,确保行车安全,降低事故率。在Matlab环境下,基于改进算法对两个不同行车场景进行仿真分析。结果表明,与传统的TTC算法相比,融合卡尔曼滤波TTC算法的碰撞时间预警响应及时性和可靠性显著提高。

基于模糊规则的矿用自卸车驱动防滑控制研究

针对电传动矿用自卸车在运行过程中无法根据道路情况自适应输出转矩、车轮过度滑转难以及时调整的问题,对其牵引系统进行深入研究,提出基于模糊规则的矿用自卸车驱动防滑控制系统,有效解决了车辆在低附着路面车轮易打滑的问题,提高了车辆在地面附着系数突变时打滑的调整能力。最终通过仿真验证了该系统的有效性,对矿用自卸车驱动防滑系统的设计应用具有一定的意义。

AES算法软件模拟—MATLAB6.5.1实现

AES(advanced encryption standard)是美国国家标准和技术协会NIST从1997年4月5日开始征集和评估新的数据加密标准,其目标是在新的世纪保护敏感信息的安全。2000年10月宣布Rijndael(读音为rain doll)算法为AES的最终算法。2001年11月26日NIST正式宣布AES为美国政府的新加密标准,以取代自1997年开始使用如今已过时的DES,2002年5月26日正式生效。本文重点论述AES算法理论的实现过程,主要给出AES加密和解密、密钥扩展、推理字节变换(SubBytes)中的S合和逆S合的运算以及列混合变换(mixcolums)和逆列混合变换运算算法的流程,为此构造出多项式代数群体系。

系统极点数量与位置变化对系统性能的影响

为探讨极点数量与位置变化对系统性能的影响,在已有系统函数上增加极点或改变极点位置,观察系统在时域、频域以及根轨迹曲线的变化,分析系统在不同域的性能指标随极点数量和位置的变化。在时域分析中,改变系统极点数量和极点位置,观察系统阶跃响应曲线变化,分析系统动态性能参数随极点数量、位置变化的规律。在频域分析中,改变系统极点数量和极点位置,观察Nyquist曲线和Bode图的变化,分析稳定裕度随极点数量、位置变化的规律。通过观察极点数量、位置变化在不同域呈现的变化特点,分析极点对系统性的影响规律,为设计和优化系统提供了重要的参考依据和理论支持。

MATLAB可视化在微分方程教学中的应用

在教育教学改革一再深入的背景下,人们开始探索“数学+计算机”的教学模式。该文在剖析微分方程现存教学模式弊端的基础上,提出微分方程可视化教学的几点建议。基于数学软件MATLAB,介绍4个微分方程可视化的具体案例,并在其后附上相应的程序及注释,以期能帮助有需要的人们更快地进入MATLAB编程的大门。

连续式烧结炉智能控制系统的开发及应用

为了精确调控连续式真空烧结炉中的预烧、本烧、冷却等核心热工工艺过程,同时优化节拍式进出料和加热过程中的温度参数管理,提出了一种融合PLC、智能仪表以及模糊PID控制算法的智能控制架构。传统的PID控制器存在许多局限性,如响应速度迟缓、超调量过大、抗干扰能力弱以及时滞明显等。为克服这些缺陷,引入了一种模糊PID控制策略。此策略通过模糊逻辑实时调整PID控制器的关键参数(如K_(p)、K_(i)、K_(d)),以适应系统在不同工作状态下对温度控制的差异化需求。使用MATLAB平台对模糊PID控制算法进行模拟测试,经过对算法参数的精细调整,优化了其控制性能。在实际烧结炉环境中运行该智能控制系统,通过一系列对比实验,验证了模糊PID控制策略的高效性和优越性。实验数据表明,该系统在温度控制方面表现出色、稳定可靠,完全满足工艺参数的运行要求。

新型无漏电流单相非隔离光伏并网逆变器

针对非隔离光伏并网系统中存在的漏电流问题,提出了一种新型两级并网逆变器。该单相无变压器逆变器的拓扑结构由一种新型前级交错升降压变换器和半桥逆变器组成。新的两级紧凑型逆变器结构,在第一级采用高增益交错升压转换器的设计,可提高直流输入电压;在第二级采用半桥逆变器来实现共地技术,消除漏电流,并将系统的DC/AC集成提供给电网。文中还搭建了基于MATLAB/SimuLink软件的仿真模型,仿真结果表明:与传统拓扑结构相比,所提出的逆变器不仅具备紧凑且集成度高的单级设计,还通过两级操作模式,实现了漏电流的有效消除,同时获得了更高的升压增益。

二维核磁共振评价页岩流体饱和度实验仿真

二维核磁共振(2D NMR)T_(1)-T_(2)测量在页岩油勘探中具有重要优势,但其数据处理与解释过程复杂,涉及抽象的理论知识。设计了一套基于Matlab图形用户界面的2D NMR T_(1)-T_(2)谱储层流体识别与饱和度评价实验仿真。仿真系统包括地层T_(1)-T_(2)谱模型构建、回波数据正演、回波数据反演以及流体识别与饱和度评价模块。通过输入不同参数,模拟得到页岩地层的T_(1)-T_(2)谱模型、回波数据、T_(1)-T_(2)谱反演结果以及页岩储层流体识别与饱和度评价结果。实验以直观、实用的方式向学生展示了基于2D NMR T_(1)-T_(2)谱的页岩储层流体识别与饱和度评价过程,增强学生对NMR数据处理与解释方法的理解,提高NMR教学效果。

工程教育背景下MATLAB在通信原理教学中应用

在工程教育专业认证的背景下,为有效开展通信原理课程的综合实践,提升教学效果,将MATLAB设计引入教学活动中。以工程教育理念为指导,改进传统实践教学不足。以CDMA设计为案列,介绍新思路下教学设计与实施过程,注重培养学生解决复杂工程问题能力,构建多方面综合教学考核评价体系,激励学习主观能动性。实验结果表明,该方法有效可行,满足工程教育专业认证人才培养需求。

基于MATLAB_App Designer电力电子虚拟仿真实验系统设计

根据MATLAB_App Designer提供的界面布局功能,运用MATLAB_Simulink搭建电力电子仿真模型,设计了一套人机交互式电力电子技术仿真实验系统。该系统包含典型的电力电子仿真模型和实例,可以帮助学生和工程技术人员学习电力电子电路的工作原理,分析和研究参数设置对电路电压、电流等波形的影响,有利于提高学习者对电力电子技术的研究和设计能力。

青皮核桃采摘机械臂设计与仿真

针对大多数核桃种植区采摘核桃仍为人工采摘,效率低下、用工多等问题,设计了一种机械臂和末端执行器协作的采摘装置。首先,采用SolidWorks建立虚拟样机,对末端执行器进行受力分析并且利用ANSYS Workbench中的Static Structural模块对末端执行器关键部件进行静力学分析,得到手指最大应力为17.69 MPa,能够完成果实抓取任务。然后,采用D-H法对机械臂建模,使用MATLAB软件的机器人工具箱(Robotics Toolbox)进行建立机械臂数字模型,并对其进行工作区间分析和轨迹规划仿真。结果表明,所选机械臂和末端执行器能够满足设计要求。

永磁同步电机直接转矩控制系统实验教学设计与实现

为加深学生对电气传动控制技术和永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统理论知识的理解,培养学生的团队合作能力和综合实践能力,搭建了直接转矩控制系统的实验平台,在课程教学中引入了HiGale半实物仿真系统和MATLAB软件。学生基于MATLAB软件对永磁同步电机的直接转矩控制系统进行仿真建模、参数调试、运行和分析,并进一步在HiGale中进行半实物仿真实验,对主要实验过程及结果加以分析,使得教学形式更加多样化。该平台帮助学生加深对直接转矩控制系统的理解和认识,提高学生理论联系实际的能力,激发学生对电机控制技术的学习兴趣。

面向“新工科”建设的项目导向MATLAB教改实践

由于简单、直观等优点,MATLAB已是本科阶段大多数工科学生需要掌握的技能之一。在此基础上,为顺应“新工科”建设,课程组在MATLAB教学过程中,采用基于项目导向的编程训练,通过给学生指定或让学生自拟研究题目的方式,引导学生查阅相关资料,了解所选研究题目的背景与研究动态;再利用掌握的MATLAB编程技能、工具箱和专业知识,完成研究题目。实现将课程教学与专业知识深度结合的教学目的,既培养学生针对问题的计算思维和编程能力,又促进学生对专业知识的深入理解和掌握,为学生今后开展相关研究奠定工程实践基础。

强化工程案例教学,促进研究能力培养——以“MATLAB与化工数值计算”课程为例

为了更好地培养学生基于科学思维和工程实践的研究能力,以大量真实化工案例剖析为驱动,将工程案例教学法有机融入“MATLAB与化工数值计算”各个教学环节,通过工程案例教学架构设计、工程案例教学群组开发、工程案例教学方案实施以及工程案例教学考核评价等多种教学方式来不断强化学生利用先进技术方法和工具解决化学化工过程复杂工程问题的专业综合能力,有效助力我国能源化工行业“工业4.0”的升级与改造。

供应链中断风险防范化解行为——三方主体演化博弈分析

基于主体价值最大化原则,构建政府、供应链企业与行业协会三方防范化解供应链中断风险行为的演化博弈模型,并进行均衡分析,运用MATLAB仿真三方防范化解行为的策略选择过程。结果表明:(1)政府“负责任监督预防”策略概率x是关于政府“负责任监督预防”收益R_1、供应链中断风险规模S、社会声誉效应M、政府扶持资金W、政府承担供应链中断风险的份额p、政府获社会声誉效应的分配比例q的增函数,是关于政府“负责任监督预防”成本C_1的减函数;(2)供应链企业“负责任防范化解”策略概率y是关于企业“负责任防范化解”收益R_2、政府扶持资金W、企业获政府扶持资金的分配比例β的增函数,是关于企业“负责任防范化解”成本C_2、供应链中断风险规模S、政府承担供应链中断风险的份额p的减函数;(3)行业协会“负责任引导”策略概率z是关于行业协会“负责任引导”收益R_3、社会声誉效应M、政府扶持资金W、政府获社会声誉效应的分配比例q、企业获政府扶持资金的分配比例β的增函数,是关于行业协会“负责任引导”成本C_3的减函数;(4)政府策略选择对承担供应链中断风险的份额p较敏感,当政府承担供应链中断风险份额p大于80%时,政府倾向选择“不负责任监督预防”策略;(5)行业协会策略选择对企业获政府扶持资金的分配比例β较敏感,当企业获政府扶持资金的分配比例β高于90%时,行业协会出于自身价值最大化的目的,倾向于选择“不负责任引导”策略。

基于DIC的露天矿山微差爆破模型试验及数值模拟

随着电子雷管在露天矿山台阶爆破中的全面使用,微差爆破技术得到进一步发展,如何通过调整孔间延时提高炮孔之间相互作用力,成为矿山爆破技术的研究重点。基于混凝土模型模拟露天矿山微差爆破,建立高速摄影技术与数字图像相关(DIC)试验系统,基于全场微应变、高速摄影技术和数值模拟对不同孔间延时条件下的炮孔间裂纹发展过程进行了研究。结果表明:爆炸载荷下模型表面裂纹附近的应变持续时间约为3 ms,孔间延时为3 ms时下一个炮孔起爆能够提高炮孔之间的相互作用力;通过数值模拟展示了测点的压力分布特征,在孔间延时为3 ms时测点压力最大,验证了模型试验的准确性;利用MATLAB对数值模拟结果分析发现,孔间延时为3 ms时其破碎程度最佳,与模型试验结果具有较好的一致性;使用高速摄影技术结合DIC方法为研究炮孔之间的相互作用力及裂纹扩展提供了新思路。

MATLAB在“张量分析”课程教学中的应用

张量分析是一种重要的数学工具,它在相对论、电磁场论和连续介质力学等诸多学科都有着广泛的应用。掌握这种数学工具,已成为从事相关科学研究的必备基础。然而,张量分析中非欧几里得空间局部切标架的存在,增加了张量计算和分析的复杂性。学生在学习“张量分析”课程时面临着抽象概念和复杂公式的理解上的困难。本文提出利用MATLAB工具在绘图、脚本编程和符号推导等方面的强大功能,从旋度分析、坐标变换和定理辅助证明这三个方面,并结合MATLAB脚本代码,展示MATLAB工具辅助于该课程教学的重要作用。教师借助该工具开展课程教学,将帮助学生有效提高对张量分析知识的理解。学生掌握了该课程的基础知识后,便能进一步使用MATLAB的张量工具箱或Pytorch深度学习库进行张量运算操作。

基于BP神经网络算法的异步电机故障诊断系统研究

为了确保电机安全可靠地运行,研究了BP神经网络算法对异步电动机进行故障诊断。通过MATLAB平台,分别使用附加动量因子和自适应学习率两种梯度下降法进行网络训练,搭建故障诊断BP网络模型。以MSE值为指标优化最佳隐含层节点数、动量因子与学习率,并通过遗传算法来优化BP网络的初始权值,对故障测试样本进行仿真测试。结果表明,GA-BP网络模型比MF-BP和AG-BP的MSE值更低,仅为0.009163,优化后的诊断预测结果与目标值几乎没有差别。基于遗传算法改进的故障诊断系统模型能够满足异步电动机故障诊断的应用需求。

基于模糊PID控制算法的温度控制系统

本文指出现代的工业生产环境下,由于控制目标的复杂性、动态特征和不可预测的特点,使得传统的PID控制无法满足控制要求。在使用PID技术来调节电锅的温度控制的背景下,将模糊控制与传统控制技术相结合,通过设计模糊控制器的结构、制定模糊控制规则,对PID的参数进行自动调整。结果表明模糊PID控制算法的控制优势显著提升。