基于粒子群优化的模糊掘进纠偏控制系统研究与应用

为解决控制盾构导向偏差时既要保证盾构推进速度稳定又要控制导向偏差的问题,研发一种基于粒子群算法的模糊掘进纠偏控制算法,实现盾构设备自动掘进纠偏。首先,基于掘进数据和经验建立纠偏模糊控制规则,实现盾构导向纠偏控制合力和总推进力增量的输出;然后,以纠偏合力和总推进力为求解目标,采用粒子群算法对分区油缸目标控制压力进行求解;最后,采用PID控制器,实现油缸压力的闭环控制,保证盾构掘进纠偏稳定运行。通过在南昌地铁中铁1182号土压平衡盾构测试应用,单环纠偏目标和目标推进速度在每环开始前进行设定,研发的盾构掘进纠偏控制系统实现了连续环自动掘进纠偏控制,其中单环纠偏误差控制在±2 mm,连续环平均误差控制在±1 mm,推进速度平均波动在±5 mm/min。

带式输送机智能纠偏装置研究

带式输送机作为煤矿生产中的主要运输设备,担负着原煤运输重要任务。但输送机在运行过程中容易受负荷变化、落料冲击、滚筒积料等影响造成输送带跑偏,出现输送机撒煤、输送带划伤等问题,严重时还会造成设备停机,影响正常生产。针对此问题,研发了一套带式输送机智能纠偏装置,对输送带跑偏量进行精准检测,同时主控制器根据监测数据控制该装置自动校正输送带,无需人工操作。

轮胎式龙门起重机大车智能纠偏定位融合系统

为解决轮胎式龙门起重机大车行走时两侧位置不一致,从而导致大车机构发生变形、机器设备损伤、作业贝位大车位置定位不准的问题,研发轮胎式龙门起重机大车智能纠偏定位融合系统。该系统采用智能相机对三线板编码进行识别,将识别后的编码结果与大车两侧位置数据对比,并通过大车行走控制程序实现纠偏和定位控制,可提高操作性能及生产效率。

可见光多波段激光合束系统设计

为了实现可见光波段不同波长多路激光的精密合束,设计了一套激光合束系统。通过长焦距镜头和高缩束倍率镜头配合大面阵光电探测器分别实现合束激光指向与位置的高精度、实时监测;通过高精度的角度调节平台和位置调节平台分别实现光束指向和位置监测误差的实时补偿。在完成光束指向、位置监测镜头的设计加工及精密装调后,获得位置监测装置的监测分辨率为0.054 mm,指向监测装置的监测分辨率为3.5μrad;在完成光束位置校正平台、指向校正两维摆镜、闭环控制系统合束流程的详细设计后,对合束系统的合束精度进行实验检测和误差分析。实验结果表明:合束系统短时间内针对稳定光束的合束精度为:指向6.17μrad,位置优于0.66 mm;长时间内针对缓慢漂移光束的合束精度为:指向18.46μrad,位置优于0.72 mm。因此,所设计的激光合束系统合束精度高,并且可及时对光束的漂移误差进行自动补偿,满足系统的应用要求。

轧制车轮运输自动纠偏控制方案设计

通过对轧制车轮运输自动纠偏装置的设计,并对纠偏机构进行液压自动化控制,建立了系统的AMESim模型;并进行仿真及验证。实现了车轮运输过程中的自动化纠偏,降低了劳动强度,提高了生产效率。

捷联式自动垂直钻井系统

针对高陡构造及大倾角地层的防斜打快难题,成功研制了具有自主知识产权的捷联式自动垂直钻井系统。该系统采用动态推靠方式实现钻进中的主动防斜和纠斜,主要由捷联式稳定平台和防斜纠斜执行机构组成,其中由基于旋转基座的测控短节、电源短节、伺服短节组成的捷联式稳定平台是捷联式自动垂直钻井系统的核心。在稳定平台的控制下,伺服短节驱动防斜纠斜执行机构中的盘阀对过流的钻井液进行控制,利用活塞驱动翼肋推靠井壁,产生具有纠斜作用的侧向推靠力,以实现有效的防斜、纠斜功能。通过捷联式稳定平台地面联调试验和现场试验,初步验证了系统工具的可行性、稳定性和可靠性,为工具进一步改进和现场试验提供了技术支撑。

火炮身管热护套防护效率测试研究

针对火炮身管部件热护套防护效率测试中热辐射值与热源数目及位置之间的关系问题,在分析现场测试数据特点的基础上,提出了基于线性方程组求解的算法来确定热辐射值和红外灯开、关状态及位置的对应关系,并利用该算法对测试过程中由于现场工作环境干扰引起的热辐射值偏差进行了修正。实践表明,基于线性方程求解的算法能够根据要求的热辐射值快速、有效确定红外灯通断的位置和数目。

CIS积分时间在线自调节技术应用

接触式图像传感器(CIS)在无线射频识别(RFID)柔性基板纠偏控制器中负责获取柔性基板上特征标志线的图像,RFID标签生产过程中会用到不同材质或不同颜色的柔性基板,为了获取不同柔性基板的高质量特征标志线图像,以提高纠偏控制精度,提出一种利用CIS图像对比度作为反馈信号的积分时间在线自动调节技术。首先分析并给出了不同积分时间对获取实际图像信号产生的影响,接着介绍用可编程逻辑器件(CPLD)实现该技术的方法,给出了仿真验证结果,以及对柔性基板测试样本的应用测试结果。该技术已经实际用于某企业研制的RFID标签封装设备自动纠偏控制系统中。

可变车道隔离护栏运载机器人系统及其控制策略

城市潮汐交通拥堵问题可通过设置可变车道来解决。针对现有可变车道控制方式单一及智能化程度低等问题,设计了一种移动机器人来运载护栏,以完成车道隔离。为解决室外道路环境下的高精度定位问题,结合实际应用场景,应用超宽带(ultra wide band,UWB)技术设计了无线定位系统以及双标签融合定位法,实现了运载机器人运行过程中的位姿计算。根据运载机器人的位姿信息以及其搭载护栏时的运动模型,设计了相应的运动控制算法,以使机器人在运行过程中完成自主纠偏。此外,运载机器人运行过程中的相关数据通过LoRa(long range radio,远距离无线电)组网与远程服务器交互,实现了远程监控。试验结果表明:所设计的UWB定位系统的重复定位精度为0.07 m左右,能满足室外环境下的高精度定位要求;所设计的运动控制算法能较好地实现运载机器人的运动控制,达到了预期效果。该运载机器人系统能够为可变车道的智能化控制提供参考,具有良好的工程应用前景。

RTG大车自动纠偏系统设计和纠偏策略

针对传统集装箱码头轮胎式龙门起重机(rubber-tyred gantry crane,RTG)大车在直线行驶过程中产生横向偏移的问题,提出一种RTG大车速度差自动纠偏方法。该方法通过磁尺传感器采集RTG大车横向偏移距离和偏移角,建立RTG大车横向偏移数学模型。基于最优控制理论构建运行性能指标函数,推导出最优控制矩阵的黎卡提方程并采用线性二次型最优控制方法求解。引入惯性、加减速、PLC延迟等干扰进行Simulink仿真,得到最终解。在现场调试中,PLC根据该代数解完成RTG大车行驶自动纠偏。研究结果表明:大车横向偏移距离保持在30 mm内,实际运行效果理想,达到RTG大车自动纠偏目的。

圆管带式输送机的关键技术的研究

圆管带式输送机的输送倾角相对较大,可以完成空间转弯,且密封程度理想,难以引发严重环境污染,所以在当前得到广泛利用。基于此,该文对圆管带式输送机的应用优势做出了强调,并对圆管带式输送机的设计要点进行了简单分析。在此基础上,以自动化控制技术、自动纠偏技术、托辊组及辅助设备设计与布置技术、传输带及传输结构设计与布置技术这几方面为切入点,着重阐述了圆管带式输送机的关键技术要点内容,旨在为圆管带式输送机的优化设计与性能提升提供参考。

保温管自动纠偏系统的研制

简要介绍了保温管的生产工艺，并针对保温管生产中，常出现黄夹壳，保温层和钢管严重偏心，影响产品质量的问题，研制成了保温管自动纠偏系统。本文着重叙述了纠偏的原理、机械执行机构和自动控制系统的设计方法。

大跨径高低腿龙门吊在山区工程中的应用研究——以国道208线一级公路新建工程预制梁场场站建设为例

山区工程建设中,由于其地势陡峭、地形复杂,大型临时设施建设过程中传统龙门吊布置存在跨度受限、能效降低的问题,主要体现在山区平坦开阔地较少,多以沟壑山坡为主,若要保证其跨度,提高其使用能效,就需对原地貌进行挖填施工,跨度越大,挖方深度及填筑高度均增加,不仅经济投入大,并且挖填部位不均匀沉降量越大,随之而来的安全风险陡增。文章针对以上问题,结合在施公路国道208线一级公路新建工程预制梁场场站建设实际案例,论述在山区工程大临建设中传统龙门吊应用存在的问题及原因,并着重阐述大跨径高低腿龙门吊的应用优势,以及易啃轨、脱轨问题的解决思路和原理,对所采用的位移传感器+预警系统+中央控制器自动纠偏系统进行详细介绍,研究成果可为相关山区工程中大临建设提供有效参考。