Research in Control Systems, Sensor Fusion, and Haptic Interfaces

Research in control systems, sensor fusion and haptic interfaces is reviewed.

基于混合公共连接单元的柔性互联多微网结构与控制方法

多微网作为单一微电网的结构延伸与功能扩展,是消纳高渗透率可再生能源的重要方式之一。为解决交流互联多微网存在的扰动影响大、控制灵活性差等技术问题,提出多微网柔性互联统一接口--混合公共连接单元,该单元由交直流开关、电压源型换流器以及功率调节装置组成;设计混合公共连接单元的结构、连接模式与控制模式,构建多微网柔性互联结构方案,提出柔性互联多微网并网、孤岛与应急运行模式及其切换方法;建立多层协调控制架构,提出中心层、接口层与微网层控制方法。利用PSCAD/EMTDC搭建柔性互联多微网仿真模型,仿真结果,表明所提柔性互联多微网及其控制方法具有良好的稳态与暂态运行性能,不同模式下运行效果均优于指标要求。基于混合公共连接单元的柔性互联多微网是组织与协调高渗透率分布式电源运行的可行方式,适用于对稳定性与灵活性要求较高的多微网群。

钢铁企业基于组件的柔性制造执行系统设计

针对钢铁企业存在的复杂多变的业务需求和大量异构的系统环境,提出了柔性制造执行系统概念,并介绍了几种常见的组件定义以及设计出柔性制造执行系统组件模型。基于此,结合钢铁企业实际业务,详细阐述了各个组件的接口定义,以及组件之间如何通过接口获取服务。通过实例,给出了典型业务的组件重构方案。最后,根据不同的车间适用场合,分别介绍了两种制造执行系统和车间过程控制系统的接口方式。

梯度复合材料激光熔化沉积成形的研究进展

高性能梯度复合材料是为克服现有单一均质材料无法满足某些特殊性能要求或为充分发挥不同材料的性能潜力而发展的一类新型复合材料,其显著特征是材料的组分、结构及物性参数根据需要呈连续或梯度变化。激光熔化沉积成形技术采用逐点连续添加材料成形,赋予了该技术在材料组成、凝固组织、外形尺寸等控制上的极大柔性,是未来发展集材料设计、制备、成形及组织性能控制于一体的材料智能制备与成形技术的重要方向。着重介绍采用激光熔化沉积成形技术制备镍系、钛系梯度复合材料方面取得的最新研究进展,通过分析存在的问题和面临的挑战,指出了未来工作的主要方向。

基于现场总线的柔性制造系统信息实时控制

为实现对STAR-FMS柔性制造系统现场设备的实时控制,设计了基于PROFIBUS-DP的控制系统,解决了控制中心与现场设备的通信问题。阐述了系统构成、PROFIBUS-DP总线的控制方案、通信原理以及信息的实时控制。系统采用S7-300和WINCC作为主站,S7-200、ET200和变频器作为从站。以PROFIBUS-DP总线作为通信基础,既实现了对整个系统的集中控制,又能够分散控制各底层设备,同时使监控画面根据现场实际情况动态显示。应用结果表明,该控制系统设计可行,整个系统运行稳定、可靠,能够实现多级实时控制。

显像管柔性曝光台控制系统的设计

设计了一套基于PLC和触摸屏的彩色显像管柔性曝光台控制系统。描述了系统的特点、结构组成及动作流程,分析了设计中的一些关键问题。完成了控制系统的软硬件设计,并对人机界面的设计进行了介绍。

陶瓷自动配料柔性开发系统的软件设计

研制陶瓷自动配料的柔性开发系统有利于实现相关大型应用系统的柔性开发,并且可以缩短开发周期、大幅节约开发成本.运用西门子W inCC组态软件和S7-300 PLC,基于现代工业以太网和现场总线控制技术,设计了某陶瓷自动配料柔性开发系统中的控制软件.由于上、下位机使用了统一的变量,其软件操作、维护非常方便,控制系统也表现出良好的智能性.该软件易于和企业局域网或In ternet联接,以实现系统的远程监控与维护.

基于J2EE的柔性医疗培训系统设计与实现

由于软件应用环境的剧烈变化,要求应用系统具有较大的柔性来适应这种变化。而通过对软件设计模式的改进,增加软件结构的灵活性,可以进一步促进应用系统的更广泛应用。在开发医疗培训系统中,通过利用对MVC模式的改进J、2EE技术和软系统方法论知识,提高该系统的柔性,从而使整个应用系统更能适应其应用环境的变化。

微网友好接入的柔性变流器并网接口控制方法

针对微网友好接入对高性能并网接口的需求,提出了一种新型的柔性变流器并网接口。为了使该并网接口有效地工作,给出了基于瞬时无功功率理论的电流检测方法,深入研究了柔性变流器并网接口直流侧电压和定无功功率控制方法;此外,基于加权电流反馈的思想,提出了谐波和不对称电流综合补偿的滞环电流控制方法。最后应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果进一步验证了使用所提并网接口与控制策略实现微网友好接入的有效性和可行性。

机载及车载自适应柔性控制互联网络

针对目前机载/车载网络应用存在的系统需求与网络资源利用不均衡、应用与网络设计高度耦合、网络业务管理集中等问题,以及新一代飞机、火炮、坦克信息综合化需求,提出一种新型机载及车载自适应柔性控制互联网络设计方案,面向不同业务服务质量要求,提供不同的网络切片,将控制、任务、管理、维护网络平面分离,降低不同业务之间的耦合,避免故障在共享信息通路中传播与蔓延,满足系统按需免配置动态接入,完成跨任务域、混合多业务实时、可靠、有序通信的要求,满足未来等新一代飞机、火炮、坦克大系统综合化需要。

基于柔性薄膜传感器的服装压力检测仪研制

为增大服装压力检测装置中传感器与人体贴合的顺应性,进而提高服装压力测量的精确度,提出了使用柔性薄膜传感器进行服装压力测量的方法。以聚氯乙烯作为柔性基体,包覆导电纤维制成柔性传感器,将传感器连通缓冲气室,与气泵、排气阀构成气动回路,实现服装压力与气室压力的转换;基于开发的柔性传感器,选用可编程逻辑控制器作为主控单元,研制了一款可触屏操作和存储、打印数据的服装压力检测仪;完成系统标定后通过重复性实验,验证了检测仪的测量精度和可行性,6次测量结果最大标准偏差为0.0885。研究认为,该检测仪可准确完成多点服装压力的实时测量,适用于压力服装的出厂压力检测,也为服装压力检测方法的研究、控制元件选择等提供新思路。

多端柔性直流输电工程控保系统接口设计

介绍了柔性直流输电系统控制和保护系统分层结构,对南澳多端柔性直流输电工程青澳站控制保护系统分层结构和控制保护系统通信接口方案进行了描述。通过对青澳站的无功功率阶跃和稳态时直流侧总谐波进行分析,证明换流器级控制到换流阀级控制接口特性、换流阀级控制到换流阀接口特性均满足系统要求。该方案设计简单可靠、实用易行,已经在南澳柔性直流输电工程中得到了成功应用,很好地满足了柔性直流工程控制保护系统快速性和可靠性的要求。

分布式光伏发电柔性并网接口设备研究

分布式光伏发电柔性并网接口设备集成了继电保护、测控、电能质量控制、远动、谐波治理等功能,用于分布式光伏发电系统与电网的连接,实现对分布式光伏发电的统一管理,是分布式光伏发电实现"即插即用"的重要技术手段。介绍了分布式光伏发电柔性并网接口设备的具体研究内容,提出了主控机箱+分控模块的方式,解决了分布式发电单元低功率运行时谐波大的问题,且接口处实现了防孤岛功能。

宜昌换流站控保系统与龙泉站交流场接口分析

渝鄂背靠背联网工程新建2座柔性直流换流站用于西南电网和华中电网异步互联,其中的宜昌换流站围墙内没有建设单独的湖北侧500 kV交流开关场,而是利用毗邻的龙泉换流站500 kV交流场接入系统。针对宜昌换流站这种交流场合建的主接线方式,为满足各自的操作联锁逻辑、宜昌站直流系统启动/停止等控制以及设备状态监视的要求,宜昌站和龙泉站控保系统以及一次设备之间需要交互信息。为实现两站间相关信息的交互,介绍了宜昌换流站控保系统设计的特殊考虑之处,分析了两站间交互的接口信息、联锁逻辑、顺控操作判断及操作允许条件判断,提出控保系统接口屏配置方案,实际工程应用效果良好。

微尺度驻停气泡柔性气-液界面抗流体剪切能力

在微流控系统中,稳定、可控的柔性气-液界面可实现声流体颗粒富集、微纳操作、快速气-液反应等各种实际物理和生化应用.微流道内气-液界面的抗流体剪切能力对于增强微尺度下气-液界面的可控性具有十分重要的意义.为此,文章研究了具有高稳定性、高可控性、可阵列化的微尺度驻停气泡现象.利用嵌入局部裂隙的微流道以及与之平行的气体流道,可对驻停气泡的生成和形态进行有效调节,并利用其可控的气-液界面实现多种功能化应用.在此基础上,文章进一步研究柔性可控气-液界面的抗流体剪切能力,对形态变化中的气-液界面受力进行分析,利用仿真和实验手段研究不同状态下气-液界面的形状特征,研究不同的液体驱动压力、裂隙尺寸以及裂隙形状对气-液界面抗剪切能力的影响,并将界面的曲率半径作为气泡驻留与否的判定依据.文章对驻停气泡柔性气-液界面抗流体剪切能力的研究有助于优化其控制方法,增强其控制稳定性并拓展其潜在应用场合.

基于SPI闪存和主存IAP的嵌入式平台中文显示系统设计

为兼顾中文显示系统的完整性、通用性和快速性,设计了基于SPI闪存和主存IAP的嵌入式平台中文显示系统。系统设计软硬兼顾、内外结合,硬件上将TFT LCD挂接在微控制器内部高速FSMC总线;使用SPI接口扩展片外字库存储芯片。软件设计首先对4种字体国标汉字取模,合成单个字库文件,通过串口分块发送至微控制器,以扇区为单位写入SPI闪存;中文信息显示时,依据汉字内码在主存缓冲区中查找字模数据,若成功则IAP读取显示,否则访问片外闪存,获取字模数据,载入内存显示,主存IAP缓冲写入。测试结果表明,LCD刷新速度提升14.4倍,中文显示速度提高6.9倍,画面清晰流畅,运行稳定可靠;该中文显示平台是友好透明的,通用性强,可移植性好。

基于背靠背拓扑的柔性接口装置控制策略研究

随着功率半导体器件的不断发展,基于功率半导体器件的电力电子技术也得到了更广泛的应用。柔性接口装置作为一种新型的电力电子设备,可以替代传统配电网中的机械开关,并且在灵活性、可控性、快速性等方面具有优势,在实现配电网的柔性合环、电能质量扰动隔离、故障抵御等功能方面具有较高的价值与潜力。对柔性接口装置的关键控制技术展开研究,针对于不同的应用需求,详细描述了柔性接口装置的控制策略,并通过仿真进行了验证。

张北柔直电网控保系统接口设计及控制保护策略

基于柔性直流输电技术的直流电网是全球能源互联网的重要组成部分。以张北柔直电网示范工程为研究对象,对其控保系统及其通信接口进行了设计说明,主要包括直流极控制系统和站控系统与其他系统的接口设计。详细描述了多端环网结构的直流电网控制策略,为保证张北柔直电网四个换流站的协调性,设计了协调控制策略和双极控制策略。研究了张北柔直工程首次使用±500 kV高压直流断路器后不同于传统直流输电的保护策略,主要包括动作策略和动作时序。

支撑全天候型“城市电仓”的建筑负荷柔性控制装置研究

负荷管理是需求侧管理的重要内容,建立“城市电仓”能有效实现负荷的有序管理。文章针对城市办公建筑负荷,通过负荷柔性控制装置实现“城市电仓”。首先,研究分析建筑的负荷特性,建立起典型的建筑负荷类别,并研究不同类别的可调负荷的时间分布。其次,将单个建筑或者邻近的多个建筑柔性负荷叠加群控,构建“城市电仓”。最后,经过实际验证,负荷柔性控制装置具有良好的柔性负荷控制能力,不仅可以有效支撑“城市电仓”的构建,而且具有日常运行经济用能的效果。

基于柔性人机接口的人机协调运动控制方法

为改善基于力信息的人机协调运动中人机交互力,采用了在人机接口中设置弹性元件的方法,建立了具有柔性人机接口的人机交互力学模型。在已有鲁棒自适应阻抗控制方法的基础上进行改进,提出了一种基于柔性人机接口的自适应阻抗控制方法。此控制方法是对阻抗外环位置速度进行比例补偿,对力控制内环采用模糊PID(proportion integral differential)控制,实现改进自适应阻抗算法,从而提高了位置跟随精度,并有效减小了人机交互力。分析了人机接口中弹性元件对控制效果的影响,获得了不同刚度系数时,交互力控制效果和位置跟随精度。在此基础上,建立了试验系统,完成了试验。人机协调运动试验结果显示:应用柔性人机接口和改进后的控制方法具有更好的人机交互力控制效果。标准运动输入试验结果显示:改进后的控制方法具有更好的人机交互力控制效果和更高的位置跟随精度;人机交互力大小、位置跟踪准确性与人机接口刚度系数大小均成正比。