“电路理论”课程混合式教学模式改革与实践——以新疆工程学院为例

在“互联网+”时代背景下,高校利用信息技术手段进行教学已是大势所趋。该文通过分析电路理论课程教学现状,提出应用iClass智慧课堂改变传统的线下教学模式,采用线上线下一体化混合式教学,基于OBE理念,以学习过程为抓手,将信息技术手段引入课前、课中、课后各个环节,改变唯成绩论的评价模式,强调学习的全过程。实践表明,在教学中引入iClass智慧课堂使授课内容兼顾经典性、前沿性和时代性。混合式教学充分调动了学生的学习积极性,激发了学生主动学习的内生动力,既促进了成绩的提高,又提升了教学质量。

产教融合背景下案例教学法改革研究——以新疆工程学院《自动化仪表与装置》课程为例

为了适应当地经济和社会快速发展的需求,面临普通本科院校向应用型本科院校转型之际,在产教融合大力推进的背景下,寻求适合应用型人才培养模式的教学方式是目前迫切需要解决的问题。针对新疆工程学院应用型本科教育的人才培养目标,结合《自动化仪表与装置》课程的教学现状,在教学改革过程中引入案例教学法,较为有效地将实践与理论联系在一起,提高学生的综合能力,促使培养的学生将来能够更好地服务于当地经济和社会发展。

基于QPSO改进LSTM发动机怠速预测的FPID控制

以北京现代伊兰特G4GD发动机为试验台,将电控系统故障作为实验变量,测得规定时间内双传感器组合发生故障时的发动机怠速,并选原车ECU较难控制的6种组合怠速故障进行分析。基于量子粒子群算法(QPSO)对长短时记忆神经网络(LSTM)隐含层节点、训练次数与学习率进行寻优预测,将预测结果与多种神经网络进行对比,并通过均方根误差(RMSE)评价指标进行判断。使用Origin数据拟合将预测输出结果进行数值拟合,之后输入Matlab中使用Simulink搭建控制单元模型,由模糊常量-积分-微分(FPID)控制器对输出结果进行怠速控制。结果表明:基于量子粒子群算法改进的长短时记忆神经网络预测效果最好;模糊常量-积分-微分控制器对怠速的控制可有效缩短电子控制单元(ECU)的控制时间,无超调,且可有效调节至规定怠速。

提升自动化专业学生工程实践能力的研究

针对目前自动化专业大学生普遍存在的实践能力较弱的问题,为提高自动化专业的实践能力,职业院校可以从基础平台、集中实践、校企合作三个方面进行改革,提升自动化专业学生的实践能力。校企合作可以从企业选择、培养方式、教师工程能力提高方面进行改革,更好地为企业提供合格的应用型人才。

新疆少数民族大学生电气控制及PLC课程改革研究

新疆要加快推进制造业转型升级,制造业的转型发展意味着电气控制及PLC人才的需求量增大。新疆高校自动化专业生源以少数民族学生为主,少数民族大学生电气控制及PLC课程的改革刻不容缓。课题组针对在课程教学中出现的问题,提出了具体的实施措施,以达到提高少数民族大学生培养质量的目的。

应用型本科工程教育的几点思考

应用型工程教育既不同于传统本科教育,又不同于高等职业教育和科学技术教育。该研究通过剖析本科应用型工程教育的内涵,探讨新疆工程学院应用型本科工程教育改革过程中的关键问题。

番茄种植自动施灌控制方案研究

西北地区水资源匮乏,番茄种植量大,在充分研究番茄种植影响因素的基础上,分析出番茄种植中的环境要求,提出采用温湿度、土壤传感器做信息采集,以PLC为控制核心的系统控制,驱动现场执行设备的控制方案,以期提高自动化水平,达到精准施灌、节水节能的目的。

应用型本科专业课课程思政教学改革与实践——以过程控制及自动化仪表课程为例

开展课程思政教学改革是高校实现三全育人的有效途径,是落实立德树人根本任务的重要举措~([1])。过程控制及自动化仪表是针对测控技术与仪器及自动化专业、具有较强应用性和实践性的一门专业课,以该课程中阀门定位器的正确使用为例,阐述思政元素的有效融入点,在课程教学内容重构、教学方法改革和考核评价体系建设等方面进行详细论述,在教学过程中取得较好的教学效果。

系统仿真在自动控制原理课程教学中的应用研究

针对自动控制原理这门课程内容抽象、公式推导众多、实验项目单一、教学案例偏少和重理论轻实践等问题,文章研究了Matlab与自动控制原理相融合的课程教学方法。该方法首先对教学内容进行一定的引导和介绍。然后抛出相关问题,让学生通过仿真手段进行探索,或者利用仿真方法分析系统的性能,以达到学生对所学知识的理解和贯通。最后,通过观察学生的课堂表现和检测学生对知识的掌握情况,得出文章所提方法可以很好地激发学生对知识的探知欲,在一定程度上达到理论与实践的良好相结合,满足应用型本科对人才的培养要求。

基于K均值聚类算法的电气控制教学资源整合方法

为提升资源整合效率,提出基于K均值聚类算法的电气控制教学资源整合方法。通过模糊综合评价方式划分教学资源等级,建立电气控制教学资源库,基于K均值聚类算法整合资源库中的教学资源。实验结果表明,该方法可节省5~10 s的时间,能够加快资源整合的聚类速度。

兼顾补偿预测误差和平抑波动的光伏混合储能协调控制策略

为了提升光伏输出功率预测精度和平抑功率波动,提出一种兼顾补偿预测误差和平抑波动的光伏混合储能协调控制策略。首先,利用概率统计分布对预测误差和功率波动进行分析,确立补偿预测误差和平抑波动目标域,基于预测允许误差上下限值确定补偿预测误差目标域的充/放电参考功率,以一阶低通滤波平滑曲线确定平抑波动目标域的充/放电参考功率。然后,基于频谱分析将目标域外的功率分解为高频和低频分量,实现功率分配目的,并基于目标域将混合储能电池分为4组,根据充/放电参考功率进行充/放电池组状态切换,实现对不同工况补偿预测误差的初级控制和平抑波动的次级控制,完成混合储能充/放电优先级控制。最后,以中国新疆某光伏电站为例进行算例分析,结果表明了所提策略的有效性。

乙醇/生物柴油/柴油混合燃油的燃烧与排放特性

通过建立柴油机燃烧室模型,仿真对比研究5种燃油的索特平均直径、油束生长过程、缸内压力、缸内温度、NO x和碳烟的排放量。结果表明:大比例掺混生物柴油使得混合燃油黏度、密度、表面张力等理化特性参数值增大,导致燃油在缸内雾化质量变差,但添加乙醇后不仅改善了雾化质量,而且改善了燃油缸内燃烧过程,燃油燃烧更加充分彻底。与0#柴油BD100(100%的柴油)相比,添加生物柴油和乙醇后,缸内最高压力上升,混合燃油BD75(25%生物柴油+75%柴油)、BD72E3(25%生物柴油+72%柴油+3%乙醇)、BD70E5(25%生物柴油+70%柴油+5%乙醇)、BD65E10(25%生物柴油+65%柴油+10%乙醇)的最高缸内压力由13.6624 MPa分别升高到13.7735,13.8846,13.9728,14.2924 MPa;燃烧始点对应的曲轴转角前移,由355.0°分别前移为353.0°,353.5°,354.0°,燃油BD65E10燃烧始点对应的曲轴转角后移为356.5°;NO x排放量整体平均值均升高,转速n=2200 r/min时分别升高3.947%、4.578%、6.540%、6.812%,转速n=3600 r/min时分别升高2.678%、1.246%、3.584%、4.770%;soot排放量均降低,转速n=2200 r/min时,降低平均降幅分别为2.019%、7.168%、19.202%、39.666%;转速n=3600 r/min时,平均降幅分别为1.190%、7.446%、15.362%、31.810%。

5XZ-10型比重式种子分选机气流孔板布置优化

种子的好坏,直接影响粮食产量,优良种子的筛选对于国家粮食安全问题具有重大意义。针对5XZ-10型比重式种子分选机筛面气流分布不均的问题进行单因素试验。利用Fluent软件,采用数值模拟与试验相结合的方法对比重式分选机气室流场进行了求解。为了简化计算量,引入多孔介质模型代替气流孔板。利用数值拟合求解了多孔介质模型参数,建立气室几何模型并验证了模型的可行性。将气流孔板布置高度比例系数α作为单因素变量,得到分选机空气流场及空气动力场的分布特点。为获得合理的筛面气流,讨论了不同的气流孔板高度对气室出口界面气流稳定性、均匀性的影响,发现当α=0.84时,气室出口界面气流稳定性、均匀性较好。确定气流孔板合理的安装高度530 mm,为比重式种子分选机优化设计提供了试验数据及理论依据。

5XZ-10型比重式种子分选机中离心风机流场研究

利用空气动力学原理进行种子分选,空气流场的分布至关重要。针对农业机械装置中气流均匀性问题,以5XZ-10型比重式种子分选机中离心风机为原型,利用Solidworks软件建立离心风机几何模型,运用Fluent软件对离心风机内部流场及出口流场进行数值模拟计算。通过仿真试验得到离心风机流场分布,对风机出口速度分布云图及矢量图结果进行分析,发现风机内部流场受到机械结构的干扰,气流在风机出口界面分布较不均匀,提出了离心风机流场优化措施,包括双叶轮双入口单出口离心风机入口增设集流器、对固定盘与叶轮的连接进行密封、风机出口采用钢板网对出口气流进行均匀性改善。在距离风机出口上方0.13 m处安装钢板网,增设钢板网后风机出口气流均匀性指数由0.88提升至0.90,提升率2.27%,解决了风机提供的气流流经5XZ-10型比重式种子分选机筛面时的均匀性问题。

基于改进YOLOv5s模型的车辆及行人检测方法

针对道路交通环境中车辆及行人目标较小或被遮挡造成的检测精度低以及误检、漏检问题,提出一种基于改进YOLOv5s模型的车辆及行人目标检测方法。针对小目标和遮挡目标,引入SIoU边界框损失函数,增加小目标检测层,增强对小尺度特征的获取;改进特征金字塔结构,增加横向特征图传递,并使用CSP stage替换C3_F特征提取网络,使其获得更多的语义信息和图形信息;改进后处理NMS算法,优化冗余边界框剔除方法,筛选出高质量检测结果。试验结果表明:改进YOLOv5s模型算法的Precision、Recall、mAP@0.5和mAP@0.5:0.95指标均优于Faster-RCNN、YOLOv3-tiny和YOLOv8s算法,与原YOLOv5s模型算法相比Precision下降了0.4%,但Recall、mAP@0.5和mAP@0.5:0.95提高了3.4%、2.1%和6.0%,分别达到了86.1%、92.9%和70.0%,对小目标和遮挡目标的检测效果明显提高,证明此改进方法有效解决了对小目标和遮挡目标检测精度低以及误检、漏检问题。

基于YOLOv5s模型的边界框回归损失函数研究

针对车辆检测中边界框回归损失函数与检测目标尺度不匹配导致的误检、漏检以及精度较低等问题,基于YOLOv5s模型对4种有代表性的边界框回归损失函数进行对比实验,并在UA-DETRA、VisDrone2019、KITTI数据集上进行验证,利用漏检率、误检率、准确率、召回率、mAP@0.5、迭代过程的边界框损失值以及目标检测结果对其适用场景进行分析研究。结果显示:CIoU整体性能最差;SIoU在KITTI数据集上整体性能最优,准确率最高,达到了94.5%,漏检率降到了1.2%,适用于中尺度目标检测任务;Focal-EIoU在VisDrone2019数据集中各项指标远优于其他损失函数,召回率和mAP@0.5指标相较于CIoU分别提高了1.6%和1.8%,误检率降低了6.9%,且迭代过程损失值远低于其他损失函数,适用于小尺度目标检测任务;WIoU在UA-DETRA数据集整体性能最优,漏检率、召回率以及mAP@0.5指标优于其他损失函数,适用于大尺度目标检测任务。此研究为目标检测任务的边界框回归损失函数的选择提供了重要的基础。

电石炉取样条件下氮化硅陶瓷穿透器受力特性有限元模拟

为研究高温情况下力学性能对氮化硅陶瓷穿透器形变量的影响,本文对电石取料现场所用穿透器使用SolidWorks软件进行建模,在Ansys软件的Workbench模块进行耦合和仿真模拟,分析氮化硅陶瓷穿透器在不同力学性能下的变形情况。结果表明,25℃时氮化硅陶瓷穿透器最高形变量为3.12 mm,变化率为0.7%。随着温度升高,氮化硅陶瓷穿透器形变量呈降低趋势,1 800℃时最高形变量为2.95 mm,变化率为0.6%。数值模拟结果表明使用氮化硅陶瓷作为穿透器是可行的,可完成电石炉取料作业。

电气控制与PLC应用技术课程改革的研究

本研究在陈述了应用型本科教育发展需求和电气控制与PLC应用技术课程在自动化专业人才培养中的重要地位,分析了目前电气控制与PLC应用技术课程教学过程中存在的主要问题,并针对存在的问题制订了课程改革的措施,最后对改革的成果进行了说明。

播种机自动控制系统的设计——基于模糊自动控制和反馈调节

播种机是农业生产过程中最常用作业机械之一,目前大部分采用了机械式或者液压式控制系统,其控制效率和控制准确性较低。为了提高播种机自动化作业的控制效率和准确性,将模糊自动控制和PID反馈调节系统引入到了播种机的控制系统中,实现了播种机速度和转向的自动反馈调节功能,并初步进行了播种机无人化作业的试验测试。结果表明:采用模糊自动控制和PID反馈调节系统可以有效地提高播种机转向和速度控制的响应速度,控制精度较高,为播种机无人化作业的研究提供了重要参考。

基于滞环区间自适应控制的 MMC 环流抑制方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是一种可替代传统电压源型换流设备的新型拓扑换流装备,但随着应用电压等级的提升,MMC子模块级联数目大幅增长,相单元中二倍频环流问题尤为明显。通过阐述桥臂内环流与电感压降相互影响机制,在滞环控制的基础上引入区间自适应控制,有效平衡环流抑制效益与开关损耗两者的矛盾,提出滞环区间自适应控制MMC环流的动态抑制法。该方法能够灵活控制桥臂电感压降,控制环流在越限前改变流向,从而将其控制在允许范围内,且无需额外的硬件装置。最后在多电平双端背靠背互联系统Simulink仿真模型中验证该方法对MMC桥臂内环流的抑制效果。