虚拟仪器技术在温度采集系统中的应用

针对目前越来越多的控制系统以个人计算机为控制核心和虚拟仪器技术的快速发展等特点,为了使温度采集系统实现系统与计算机的高度融合,设计了一种基于实验室虚拟仪器工程平台和单片机的温度采集系统,将虚拟仪器技术应用到温度采集系统中.系统由STC系列单片机和数字温度传感器DS18B20搭建下位机系统进行实时温度采集,应用图形化编程软件LabVIEW和个人计算机构成上位机系统进行采集温度数据的实时处理、分析以及存储等操作.多次测试实验的结果表明,系统运行良好,实验结果理想.较传统基于单片机设计的温度采集系统,其设计实现了系统与计算机的高度融合,虚拟仪器技术在温度采集系统中的应用很大程度上提高了系统的灵敏性,降低了硬件制作的复杂度;与采用数据采集卡搭建的系统相比,应用串口通信极大程度上降低了成本.系统结构简单,直观形象、操作简单方便,人机交互界面友好美观,具有成本低、实时保存数据、抗干扰能力强等特点.

基于小波变换的电力系统谐波检测的研究

电力系统谐波污染问题日趋严重,是影响电能质量的主要因素;提出一种基于小波变换的检测方法能够有效的检测电力系统中的谐波;与传统的谐波检测方法相比,具有实时、精确的优势;通过MATLAB仿真实验,小波变换在电力系统谐波检测中取得了预期的效果。

基于V2G技术的车载双向充放电系统的研究

针对目前车载双向充放电系统存在体积大、灵活性差、功率小等不足,提出了由空间矢量控制的双向PWM整流器和PWM控制的双向DC/DC变换器、220 V/380 V电源以及并网接口、电机驱动电压输出端组成的系统;该方案的优点在于可以进行220 V/380 V之间的切换,增强了灵活性和电动车的续航能力;用到的功率器件均是电动汽车系统中的原有器件,节省了成本和车载空间,且在电动汽车闲置时可作为移动电源对电网进行反馈能量;通过仿真实验并分析仿真结果验证了系统的可行性,能够实现基于V2G技术的车载双向充放电功能。

改进型SIFT立体匹配算法研究

针对机器人视觉系统立体匹配中存在的匹配重复或错误等问题,提出了一种基于尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform,SIFT算法)和余弦相似度匹配规则的立体匹配方法。该方法以左、右两幅图像中特征向量较多的图像作为基准匹配图像,另一幅图像作为待匹配图像;再由二者的特征向量之间的余弦相似度所建立的匹配规则进行立体匹配。实验结果表明,改进型立体匹配方法有效地降低了匹配错误或重复比,具有较强的鲁棒性,匹配效果较佳,更加有利于机器人视觉系统的三维重建与定位。

基于LBP和SVM的工件图像特征识别研究

针对工业现场诸如粉尘、光照、遮挡、摄像机抖动等复杂环境下工件目标的识别问题,提出一种基于局部二值模式(local binary pattern,LBP)和支持向量机(support vector machine,SVM)的组合模型,对工件图像进行特征提取与类别判定。运用基本LBP模式、LBP等价模式以及LBP旋转不变模式,并结合多种去噪方法对工件图片进行特征提取,得出LBP特征直方图。根据这些特征直方图,利用分类模型对工件进行分类识别。实验结果表明:基于均值滤波去噪的LBP基本特征算子较好地满足了工件图像的特征提取要求,为后续的工件图片分类提供了保障,使得图片识别准确率达96%,识别效果较佳。

一种用于工件识别的LBP-HOG特征融合方法

针对目前机器人在工业现场对工件目标识别过程中出现的低识别率问题,提出一种基于GA寻优的LBP-HOG特征融合方法,结合SVM对工件图像进行分类识别.首先,分别运用了基本LBP算子、LBP等价模式以及LBP旋转不变模式,结合不同去噪方式,评价并选择最优的LBP算子,然后,利用LBP和HOG算子分别提取工件特征,并以组合向量方式融合两类特征.最后,利用GA寻优两类特征的融合权重,通过反复评价SVM对融合特征的识别效果,更新权重,最终得到最优权重和最优识别精度.实验结果表明,单独使用LBP和HOG的图像识别率分别为80%和84%,而GA寻优后的LBPHOG组合模型,准确率提高到了96%.

基于反馈控制策略的多智能体蜂拥控制

讨论一类带有虚拟领导者的二阶多智能体蜂拥问题.为了避免群体的分裂,提出对虚拟领导者进行反馈控制的蜂拥算法.假设多智能体系统中有部分数量固定的跟随者和领导者之间建立通信链路,领导者在沿着预设轨迹运动的同时,根据此部分跟随者的状态反馈调节自身的运行速度,减小跟随者和领导者之间的跟随误差.利用该算法,即使只有部分的跟随者能够获得虚拟领导者信息,所有的跟随者的速度仍将渐近收敛到虚拟领导者的速度,跟随虚拟领导者的运行轨迹运行,最终形成稳定的群集运动.仿真了多智能体在平面上的蜂拥运动,仿真结果验证了结论的有效性.

基于LabVIEW的温湿度监测系统设计与实现

目前,温湿度监测系统的应用领域越来越广泛,为解决传统温湿度监测系统中存在的问题以及减少系统开发成本,提出了一种基于LabVIEW的温湿度监测系统的设计与实现;系统硬件电路部分由单片机和SHT11组成、应用LabVIEW完成系统数据处理及人机交互软件设计,进而完成温湿度的测量和数据分析;实验结果表明,系统实现了温湿度自动测量、温湿度趋势图绘制、数据显示及存储和超限报警等功能;系统硬件电路简单,人机交互界面友好,设计过程快速、高效,开发成本低。

一种混合无功功率补偿容量配置策略及其应用

基于SVC和STATCOM的混合无功补偿系统结合了SVC和STATCOM两种技术的优点,可有效消除补偿成本和补偿装置类型之间的壁垒,但在实际应用中,由于补偿容量配置不当,混合补偿系统会出现装机容量过度冗余、补偿装置工作状态混乱、工作效率低下等问题。提出一种基于历史状态的选择性配置策略,通过对历史无功需求量的分析,在既定的分配规则基础上,对补偿额度进行合理分配,有效地提高了补偿装置的工作性能和供电质量。

SVM与组合矩在工件识别中的应用研究

针对工件识别问题,提出了一种应用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)与组合矩对工件进行识别的方法;通过对提取图像的Hu不变矩进行处理,形成利用组合矩进行工件识别的新方法;改进后的算法降低了特征维数,缩减了识别时间,提高了识别准确率;结合试验比较了两种方法的分类效果,其中提取Hu不变矩作为特征的识别率为82.3%,而采用组合矩作为特征的识别率高达94.1%,高于Hu不变矩作为特征的识别率.

基于虚拟力的单个移动锚节点无线传感器网络定位算法

提出一种基于单个移动锚节点的定位算法,该算法采用网格中心作为虚拟节点,与锚节点产生虚拟力,锚节点的状态受节点间虚拟力影响。锚节点的初始状态变量随机生成,在虚拟力的作用下,锚节点移动到新的位置。为有效避免发生锚节点移动的终止移动和局部死循环,在锚节点更新自身状态变量时,采用卡尔曼滤波,结合虚拟力的控制量和前一刻的状态量,形成锚节点的当前状态量。最后,分别在未知节点全定位和移动锚节点能量受限的条件下,进行了定位精度、节点能量损耗以及网络覆盖率的仿真,仿真结果表明:该定位算法有效地避免了发生锚节点移动的终止和局部死循环,同时,很大程度上提高了节点的定位精度,且网络能量消耗很低。

基于谱方法的参数不确定网络控制系统性能分析(英文)

基于谱方法研究了一类参数不确定网络控制系统的性能。由于通信网络的介入,特别是随机时延的存在,降低了系统的控制性能,甚至导致系统不稳定,因此研究通信网络对该类参数不确定控制系统性能带来的影响极具挑战性。详细推导了该类参数不确定网络控制系统的数学模型,并基于谱方法,推导出系统稳定运行的最大允许时延,并得到系统渐近稳定性条件,以保证系统在通信约束情况下的稳定性能,最后,通过实例仿真验证了所提理论的有效性和正确性。

基于EKF的虚拟磁链预测模型及其逆变器控制

虚拟磁链具有计算简单,易于数字化操作的优点,在交流检测应用中备受关注。但受其本身计算的缺点,对电网电压进行积分时引起的直流偏置与积分饱和现象,严重影响空间矢量定向的精确性。同时无论如何简化控制环节计算延时与检测误差在所难免,导致控制时刻电压并非检测时刻电压,对控制效果有一定影响。该控制方案在检测电压信号的过程中加入虚拟磁链技术,设计了虚拟磁链观测器取代锁相环技术,有效的消除了积分时引起的直流偏置与积分饱和现象。同时推出利用卡尔曼滤波的优秀跟踪预测特性拟合采样电压的虚拟磁链优化算法。仿真实验表明优化算法可以有效的减小谐波畸变,减少系统单周期控制时间。对观测器与算法的仿真研究,表明优化算法的观测器能消除积分饱和现象,消除直流分量对精确定向的影响,消除控制环的延时对系统输出造成的影响,提高系统控制精度和稳定性。

LR-WPAN捷径式能量均衡树路由算法研究

针对LR-WPAN网络中ZigBee树路由算法存在的不足,在综合考虑单个节点的生存周期和整个网络能量消耗的基础上,提出一种捷径式能量均衡树路由算法。通过在节点中使用邻居表以及表中添加动态剩余能量标志位,结合路由跳数、节点和网络的能量状态设计路由算法。运用仿真实验与原始树路由算法进行分析对比,表明改进后的路由算法有效地降低了路由开销和网络节点间的延时,提高了节点存活率和路由效率,达到优化网络能效,延长网络生存周期的目的。

网络控制系统二维优先级和带宽调度策略研究

研究了一种基于二维优先级和带宽调节的网络控制系统调度问题。在调度器的设计过程中,为对优先级和带宽进行协同调度,将任务的执行次序通过任务的一级优先级和任务的二级优先级决定,并在二维优先级调度机制中进一步引入二维带宽控制策略,以根据用户需求实时动态调整网络带宽,从而改善网络环境,克服了现有调度策略的不足。最后,通过仿真分析验证了调度算法的有效性。

一类广义系统的开闭环PID型迭代学习控制

针对一类正则、无脉冲的线性连续广义系统采取迭代学习控制策略,通过λ范数给出了系统在开闭环PID型学习率下的收敛性条件;最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性和优越性.

LR-WPAN低功耗节点设计与实现

针对低速无线域网应用中能量受限的问题,设计一种基于MSP430F2410与CC2533的LR-WPAN低功耗节点。在简要分析节点各模块性能和能耗的基础上,给出了低功耗节点的硬件和软件设计方案。节点的性能测试结果表明:设计的节点功耗低、通信可靠,完全满足LR-WPAN的性能需要。

最早截止期优先的网络控制系统动态调度研究

网络控制是涉及计算机技术、自动控制技术、通信技术和最优化理论等的综合学科,网络调度对网络控制系统性能的影响是近年来国际学术界研究的热点。介绍了网络控制系统的基本组成和可调度性分析方法,提出一种由实时任务调度理论改进的网络动态调度理论——最早截止期优先(EDF)动态调度算法,并在控制器局域网络下采用Truetime与Simulink仿真工具共同构建了多回路的网络控制系统。仿真实验结果表明:最早截止期优先动态调度算法可以在不确定的网络环境下使各回路控制器性能达到最优。

有源功率因数校正电路的研究与实现

电力电子换流装置的正常工作依赖市网供电,然而其内部存在的AC-DC模块却很容易使输入电流发生畸变,针对导致的谐波污染和用电安全问题,在分析了升压型有源功率因数校正电路工作原理的基础上,提出了一种以NCP1654芯片为核心的有源功率因数校正电路的设计方法,并先后完成样机电路设计、主要元器件参数的计算与选择、仿真分析、样机测试;仿真与样机测试结果显示,该有源功率因数校正电路控制简单,功率因数高,电流波形失真小,可以实现谐波的消除和输入电流相位的校正,提高了系统的电能效率与功率品质,保证了电网和电气设备的经济安全运行,达到了国内技术监督局和国际电工委员会要求的电网谐波标准。

基于Simulink的三相Z源逆变器SVPWM仿真研究

针对Z源逆变器的控制特点,选用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)作为控制算法,并利用Matlab软件的Simulink工具构建了Z源逆变器的SVPWM控制算法的仿真模型,得到了预期的仿真结果;并把这种算法应用到Z源逆变器上.从仿真的结果可以看出,该控制算法达到了设计的目的,实际应用中可在DSP中实现.