新工科背景下课程思政融入专业课的思考与实践——以“电气工程与智能控制专业导论”课程为例

课程思政是贯彻党的教育方针的重要举措,是传统教书育人观念的升华,是扩展教学内容的必然要求。从专业特点和课程属性等方面,探索如何结合“电气工程与智能控制专业导论”课程特色,挖掘课程蕴含的思想政治资源。从新工科的角度出发,对标立德树人根本要求,在思政教学环节,以创新中国为主线,围绕该主线重塑教学内容上思政元素,培养德才兼备、担当民族复兴大任的时代新人。通过在课程教学过程导入思政内容,提升了学生的专业素质和道德修养。

四旋翼无人机滑模-CPCMAC联合控制半物理仿真系统

针对四旋翼无人机强耦合、欠驱动、非线性等特点,以及在实际飞行过程中极易受到干扰的问题,对四旋翼无人机动力学模型进行分析,提出了一种基于联合的四旋翼无人机姿态控制算法,并在此基础上设计了四旋翼无人机半物理仿真系统。首先,针对非线性系统设计滑模控制器,选择跟踪航迹和翻滚角设计位置控制率和姿态控制率。其次,滑模控制器在实际应用中易产生震荡,利用基于信用积分的小脑模型神经网络(CPCMAC)来学习滑模控制的方式。最后,搭建基于LabVIEW的控制站,同Matlab/Simulink进行数据收发控制。仿真结果表明,在跟踪目标相同时,提出的四旋翼无人机滑模-CPCMAC联合控制相比于传统的比例积分微分(PID)控制和积分反步法控制优势明显,能够抑制超调和余差,在快速性和鲁棒性方面都更加优越。同时,构建的四旋翼无人机半物理仿真平台能清晰反馈出无人机参数的变化,应用预留的参数接口和地面控制站,降低了无人机飞控算法的开发难度,提高了开发效率,具有明显的实用价值。

基于MPC的智能网联卡车队列最优能耗控制

针对高速公路智能网联卡车队列的能耗优化问题,提出了一种基于模型预测控制的双层控制算法。算法由速度规划层和跟踪控制层两部分构成,其中速度规划层结合道路坡度及车辆状态,通过线性能量守恒模型来消除动力学模型中的非线性项,并以发动机输出功率作为油耗优化指标,采用线性模型预测控制方法获得车队的规划速度;为减少简化车队模型引起的不确定性,跟踪控制层采用基于线性矩阵不等式的分布式鲁棒模型预测控制算法,设计状态反馈控制器对上层规划的最优速度进行跟踪。仿真结果验证了上述双层控制算法的可行性和有效性,可以在保证最优能耗控制的前提下实现车队安全稳定行驶。

分布式双电机后驱电动汽车的横摆稳定性控制策略

【目的】为了提高车辆的横摆稳定性,提出了一种三层结构的分布式双电机后驱电动汽车横摆稳定性控制策略。【方法】上层观测器采用扩展Kalman滤波器估计动态前后轴的侧偏刚度,以提高控制系统的模型精度与稳定性;中层控制器采用基于正切函数的滑模控制器对系统误差进行控制,通过调节系统误差调节期望的附加横摆力矩的大小;下层控制器以轮胎利用率之和最小为优化目标,将期望的附加横摆力矩分配到后轴驱动轮上,从而实现弯道行驶过程中车辆的横摆稳定性控制。【结果】仿真结果表明,相比于采用静态侧偏刚度的横摆稳定性控制系统,最大滑模面误差减少了44%,横摆角速度期望值趋近于实际值的程度提高了10.5%。【结论】本文设计的控制策略具有更好的鲁棒性,同时动态侧偏刚度使横摆角速度期望模型的期望值更趋近于实际横摆角速度值。

基于PLC的缠绕型管材切割锯的电气控制设计

针对以往多重增强钢塑复合压力管切割工作效率低、切面不平整的问题,设计了一款定长切割系统。使用PLC控制电机驱动,介绍了系统的机械结构以及触摸屏界面的设计。运用传感器对输入信号进行转换,PLC控制各个部分的电机,实现各功能模块的控制管理。工程的前期调试以及后续投入生产表明:此切割锯运行平稳,切口平整,设计合理,可单机操作也可联机操作,实现手动切割和自动化定长切割,满足使用要求。

应用型本科高校电子信息类专业人才培养模式改革探索与实践

文章通过分析应用型本科高校电子信息类专业人才培养现状,找出目前人才培养过程中存在的四大主要问题,并针对性提出改革思路和建设方案,以期厘清电子信息类专业办学思路,并为应用型本科高校其他传统工科专业的升级改造提供参考。

油气管道内检测器速度控制单元模型研究

油气管道内检测器行进速度受机械结构等因素影响,这将使检测结果与实际工况出现较大偏差。为解决此类问题,以管道漏磁检测器模型为例,运用理论与实际相结合的方法,通过设计油气管道内检测器速度控制单元模型并调节其在管道内的运行速度,对油气管道内检测器速度控制单元模型进行多次模拟测试。结果表明:在相同条件下,计算得到的运行速度和检测器模型运行速度之间的误差最大不超过9.1%,满足实际要求。

基于PID控制器的电力设备电机自动化控制研究

为实现电机自动化控制的自适应性和快速响应性,并提高控制过程对不同工况的泛化能力,提出基于PID控制器的电力运行设备电机自动化控制方法,构建电力运行设备电机的数学模型,融合神经元和PID,构建单神经元PID自适应控制器,通过径向基函数网络实现电力运行设备电机转速误差的非线性逼近,并将其作为单神经元PID自适应控制器的前馈路径,进行电机转速误差的非线性补偿,在控制过程中,不断调整径向基函数网络和单神经元PID自适应控制器的参数,依据参数调整后的单神经元PID自适应控制器反馈路径实现对电机转速误差精准控制。通过实验验证可知,该方法实现的电力运行设备电机转速控制具有较小的运行误差,对电机转速跳变以及突降进行快速反应,快速使得电机转速恢复平稳。

Tiva C系列微控制器PWM外设教学实验设计

为了提高学生对TI公司Tiva C系列微控制器PWM外设的理解和应用能力,以占空比调节控制为重点目标,在介绍PWM产生机制及相关库函数后,使用参数控制、按键控制、外部因素控制实现占空比调节,通过示波器、LED、电机等观察不同占空比条件下的波形输出及实际效应。通过实验设计与演示,使学生掌握了该系列微控制器PWM产生过程、调制方法及其实际场景应用,提高学生对嵌入式系统课程知识的学习兴趣,取得了良好的教学效果。

基于工程理念的“模拟电子技术”课程教学

"模拟电子技术"是电子信息类各专业必修的基础平台课程。为了提高学生的工程素养和实践能力,本文就如何基于工程理念展开教学,从课程教材编写、教学模式及考核方式等方面进行了切实可行的改革。

综合设计性工程训练课程考核方式的改革和探索——以“电子工程设计”课程为例

本文以北京市精品课程"电子工程设计"课程为例,简述了综合设计性工程训练课程考核目前所存在的一系列问题,并针对这些问题,提出了有效的改革办法。通过对实践课程考核方式探索提升课程的实际教学效果。

电流变液阻尼器的模糊控制及其工程应用

电流变液阻尼器是利用电流变液材料设计而成的一种智能阻尼器,它能够提供可控阻尼力。本文对电流变液材料、电流变液阻尼器及模糊控制策略下的电流变液阻尼器在汽车工程、土木工程减震结构体系等方面的应用作了简单介绍。

比例-时滞控制器作用下自主车辆队列系统的最右侧极点配置方法

现有关于时滞作用下自主车辆队列控制的研究,多侧重于分析与遏制时滞对队列控制的负面效应,却忽视了时滞的正面作用.针对如何有效利用时滞提升同构自主车辆队列系统控制性能的问题,引入时滞设计了一种比例-时滞(Proportional-Retarded,PR)控制器,利用柯西-黎曼方程分析PR控制器作用下车辆队列系统的特征方程,提出了基于该控制器的最右侧极点配置方法 .在此基础上,使用劳斯判据和严格的导数分析,证明了最右侧极点不可任意配置,并推导了其可配置范围,构建了可最大化提升自主车辆队列响应速度的最右侧极点配置策略,给出了关于控制器增益的设计指导规则.仿真结果表明:相比于其他极点配置方案,所提出的最右侧极点配置方案大幅度提升了系统响应速度;对比比例-微分(Proportional-Derivative,PD)控制器和协作自适应巡航控制算法,PR控制器在抑制高频干扰方面具有显著优势,且将乘客乘坐舒适度提高了两个数量级.

热力隧道综合预警控制平台的应用

热力隧道机电设备种类繁多,各子系统之间相互孤立,存在管理和应急处置效率低下的问题。介绍了以一体化管控为核心的热力隧道综合预警控制平台建设和应用情况。平台在隧道监控系统多平台融合的基础上,对隧道机电设施实现智能化、信息化、统一化管理,保障隧道的安全运营。平台采用自动触发预警和手动触发预警两种机制,自动触发预警通过平台对环境检测系统和火灾检测报警系统的数据采集和状态通讯来实现,巡检和维护人员通过紧急电话和手动报警按钮实现手动报警。当发生紧急事故或者隧道运行异常时,平台能够自动预警并选择执行提前设定好的机电设备应急联动控制预案,从而缩短应急反应时间,尽可能降低事故带来的损失和危害。

自主车辆队列控制系统的稳定性分析

车辆队列控制可提升交通容量与安全性、降低燃油消耗,但车辆通信过程中时延不可避免;为此,针对含通信时延的车辆队列系统,开展内部稳定性和队列稳定性分析研究;首先,利用矩阵相似变换,将高维车辆队列闭环控制系统降维拆分为若干等价的低维子系统,极大地降低了内部稳定性分析的解析难度和运算量;在此基础上,利用直接法求解了车辆队列子系统特征方程的临界虚根,从而推导了准确的时延边界,获得了车辆队列系统内部稳定的充要条件;然后,为了保证干扰沿车辆队列向后传播时不扩散,通过频域分析车辆间误差传递函数,给出了系统的队列稳定性条件,以及时延和控制器参数的指导原则;最后,通过仿真验证了所提稳定性分析方法的有效性。

基于微机控制的汽车电子点火系统的设计

主要介绍了在Windows环境下,以LabWindows/CVI为软件开发平台,以PCI-1780数据采集卡、硬件电路和计算机为主要硬件平台,组成微机控制点火系统。它利用计算机发送脉冲控制点火装置点火。

电子信息工程的现代化技术探讨

在21世纪信息技术快速发展的时期,电子信息工程的现代化技术得到了充分的发展,电子信息工程逐渐成为人类日常生活工作中关注的一个社会科技热点问题。电子信息工程以极强的影响力来影响着人类各方各面,随着人们对于电子信息工程的要求不断增多,当前我国的电子信息工程依然面临着庞大的发展挑战。本文笔者通过对电子信息工程的相关概念以及问题的阐述,重点分析电子信息工程的特征,探讨了如何促进电子信息工程现代化的措施与发展战略。

电子快门在控制图像灰度值中的应用

线阵相机在扫描过程中,为保证行扫描频率与被检测物体运动同步,需要实时调节相机的行扫描频率,从而导致同等光照条件下相机输出灰度值有不同,这将对后续数据处理造成一定的影响。针对这一问题,本文介绍了一种基于电子快门控制的解决方法,实验证明此方法可在一定程度上消除扫描频率变化带来的影响。

基于覆盖控制的城市多应急救援车辆分布规划策略

为了优化应急救援车辆在城市内的分布规划,实现对城市交通事故的快速响应,研究了面向最短救援时间的多应急救援车辆分布规划策略。根据覆盖控制理论,考虑交通拥堵对车辆救援时间的影响,分析多应急救援车网络对目标区域的整体时间消耗,构建面向救援时间的优化模型;针对应急救援车辆的负责区域划分问题,以应急救援车辆达到城市路网内任意一点的行驶时间为评价指标,利用Voronoi区域分配原则,计算每辆应急救援车的负责区域;考虑应急救援车在城市路网内的行驶约束,分析城市道路中车辆的运动学特性,进一步明确优化模型中的约束条件;根据梯度下降法,计算多应急救援车辆在目标区域内的最优分布位置以及相应的负责区域。实验结果表明,多应急救援车辆能够从目标城市内的任意位置逐渐收敛到最优分布位置,使得目标区域内任意一点的交通事故都能够得到有效响应。

基于变分模态分解和长短期记忆网络的大平移抖动电子稳像算法

山地车载光电系统在采集图像的过程中经常出现大平移随机抖动,造成视频模糊、稳定性较差等问题。均值滤波法和小波变换法等算法通常根据帧间运动的物理特性(如频率、幅值等)建立数学模型。针对该类算法通常基于先验的滤波算子进行处理,缺乏一定的自适应性,难以适用于复杂的电子稳像应用环境的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和长短期记忆(LSTM)网络的自适应电子稳像算法。通过对全局运动矢量序列依频率信息进行自适应分解,以获得一系列具有窄带特性的本征模态函数(IMF);同时,结合IMF的时空域信息,将IMF作为训练变量,搭建LSTM网络模型,对IMF进行分类,筛选出有意运动主导的IMF并重构出有意运动矢量序列,实现视频的稳定。实验结果表明,与均值滤波法和小波变换法等算法对比,所提算法所得结果分类准确度最高(最低91.4%),通过深度学习网络对频率、幅值、时空域信息等进行综合评判,对大平移抖动稳像有明显的提升效果,具有更好的鲁棒性。