西北工业大学“信息对抗技术”专业建设和学科建设

论文介绍了西北工业大学“信息对抗技术”专业的创建、实验室建设、学科建设和学生培养情况,对学生的就业情况也作料简单介绍。

自动控制类专业教学实验室建设探索

自动控制原理实验室是面向全校自动控制类专业共享开放的专业基础课程实验室。通过对实验室现状进行分析,制订实验室建设的总体方案,主要按照验证性实验、综合创新性实验和其他辅助实验等三个维度进行建设。搭建综合创新性实验平台,解决目前缺乏高质量综合创新性实验平台的问题,进一步支撑综合创新性实验和竞赛、实践、科研训练等培养环节;建设辅助实验平台,支撑实验教学等环节多种控制对象仪器设备的数据交互、运行监测,以及学生实验操作的实时评价考核、原始实验数据查询和自动打印实验报告等智能化功能。自动控制类专业教学实验室的建设很好地支撑了课程的教学改革和目标达成度,效果较好。

工业自动化控制的现状及未来发展趋势

工业控制自动化技术被广泛应用于交通网络、土木建筑、电子电力、设备制造和信息科技等方面,它解决的核心为题是如何达到产品生产效率与质量的一致性。因此,论述工业自动化的现状和发展趋势具有重要意义。

基于51单片机控制的六自由度自动刮青装置设计研究

传统的竹编刮青步骤存在着人力消耗大、时间成本高的问题,为此,设计了一种基于单片机的竹子自动刮青装置,实现解放人力进行全自动刮青,大幅度提高效率。本文较为详细地描述了竹编刮青技术的原理、结构设计与系统设计的过程。自动刮青装置采用超声波传感器确定刮青厚度,以前后两个颜色传感器作为对比量进行正负反馈,实现刮青过程的全自动处理。目前,该装置具有自动化程度高、控制精准等优点,但是还存在成本较高的问题。装置适用于非遗手工艺者进行刮青作业。

AS200PLC与工业仪表串口通讯的研究

PLC稳定可靠、模块多样、功能灵活、安装维护便捷,以PLC 为核心的主、从站控制网络,提高了设备的信息化、智能化,在很多行业领域的机电设备上广泛应用。协议开放、成本低、传输距离远的串口Modbus通讯是常用的通讯方式,对于主站、从站交换数据没有严格时间要求的应用场合, PLC主站对从站的轮训程序,逐条扫描执行,完成对各从站读、写数据,不受时间限制;对主、从站双方之间交换数据有时间要求的应用场合,PLC主站对从站的轮训程序需要与定时器协调、配合,同步满足条件,才能触发执行,轮训程序执行受时间限制,导致从站多、数据量大时,交换有延时滞后,不能满足工艺需求。本文研究基于AS200PLC串口Modbus RS485主、从站双方之间交换数据有时间要求的应用,经过编程、实际测试,解决了AS200PLC串口Modbus交换数据有严格时间要求的应用场合,数据格式不同、范围不够、交换滞后时,编程思路及通讯方式选择的问题。 。

PSD器件自动化标定与非线性修正技术研究

介绍了一种应用数控平台对二维位敏探测器 (positionsensitivedetector ,PSD)器件进行在线测量并用人工神经网对其非线性进行修正的方法。对光斑在二维PSD光敏面上的横向位移 ,以光斑的二维坐标集合为人工神经网的期望输出 ,以PSD输出的二维坐标集合为人工神经网的训练样本 ,对人工神经网络进行训练。利用人工神经网络所具有的非线性映射能力 ,在训练结束后即可建立PSD输入与输出的近似线性关系。结果表明 。

光纤陀螺自动化测试软件的设计

随着自动化水平的提高,光纤陀螺的测试逐渐向自动化测试方向发展。该文介绍了光纤陀螺自动测试软件的设计,着重阐述了各个模块的功能及实现过程,其中转台控制模块和数据处理模块是该软件设计的关键部分。该软件是基于Windows平台,采用面向对象的方法进行设计,实现接收转台和陀螺数据,并进行实时曲线绘制和数据处理等功能。该软件充分利用现有设备,降低了光纤陀螺标定的成本。

自动化专业实验设备的自主研制与二次开发

随着高等教育教学改革的不断深入,如何有效利用实验室资源,加强教学实验室的硬件条件建设,全面开展综合性设计性实验项目,加强培养学生的专业综合、工程实践、创新思维等方面的能力是一个值得探讨的课题。论文介绍了自动化专业实验室在这方面进行的一些探索和实践。

基于自动机器学习的运动过程心电检测算法

心电图(ECG)是一种常规的身体监测手段,通过分析人体在不同状态下心电活动的变化,评估其心血管健康状况。考虑到人体生理特征的差异,以及不同状态下心电活动规律的变化,如何设计一种自动适应各种场景的心电信号分类模型具有重要的现实意义。该文创新性地将心电信号转化为图像数据,并采用可微分神经网络架构搜索算法(PC-DARTS)对不同分布的心电检测数据自动搭建最优神经网络模型,实现了不同场景下心电信号的精准分类。分别在心律失常数据集PhysioNet MIT-BIH和诊断性心电图数据集PTB上进行心电信号分类实验,以验证所提方法在不同应用场景下的辨识性能。实验结果表明,与其他方法相比,该文算法具备更高的准确度和更强的鲁棒性,同时,能够应对不同采集设备、实验环境以及被试人群所带来的分类辨识挑战,具备较强的泛化性能。未来,该研究成果有望与新型心电监测设备相结合,实现高效精准的心电检测功能,加速心电检测在更多领域中的落地与应用。

自动化陀螺经纬仪中阻尼力矩器的设计

阻尼力矩器的实现原理及控制是自动化陀螺经纬仪实现快速寻北过程中的一个十分重要的环节。传统的电磁线圈式阻尼力矩器机构复杂,装配难度较大,零位稳定性较差。本文中分析了陀螺房体在施加阻尼力作用后的运动微分方程,提出了一种采用圆型板转子阻尼力矩器对陀螺房体施加阻尼力矩,实现快速寻北的方法;并实际介绍了该阻尼力矩器的设计原理和方法,给出了控制方程。研究表明,采用该阻尼力矩器具有简化输电结构、减小整机外形尺寸、增加仪器零位稳定性的优点。

面向工业场景数据安全的优化卸载方法

针对工业场景数据传输过程中存在的安全卸载问题,文中首次将安全策略作为决策变量融入优化问题,应用计算卸载原理以及差分进化算法,提出了一种数据安全卸载算法。首先针对工业现场设备的本地计算、本地边缘计算、跨车间边缘计算和云计算4种计算模式以及数据安全进行数学建模,将多级安全策略、任务卸载和资源分配相融合,构建了数据安全卸载模型。综合考虑时延和安全风险概率的影响,设计最大化设备满意度的目标函数,形成了安全优化卸载方案。针对该优化问题,提出了一种基于改进的差分进化策略的数据安全卸载算法,在满足最优解的同时,在满足时延和安全风险的要求下实现系统的设备满意度最大化。相比GASORA算法、GSOJRA算法和DEDSTO-NS算法,所提算法不仅使现场设备满足了时延和风险概率的要求,并在保障数据安全性的同时,将设备满意度提高了35%。仿真结果证实了所提方法的有效性,且有一定的现实应用价值。

质子交换膜燃料电池系统故障机理分析及诊断方法研究综述

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)以其高效无污染等特性在发电、交通运载以及航空航天等领域有广阔的应用前景,然而可靠性和耐久性不足等问题已成为技术瓶颈,亟需探究高效的系统故障诊断方法。该文在介绍质子交换膜燃料电池系统构成及典型故障产生机理的基础上,综述了基于模型方法、数据驱动方法、实验测试方法、融合方法等质子交换膜燃料电池系统的故障诊断方法研究进展,对各种方法进行了分析比对,并对在线诊断技术进行总结分析,最后提出质子交换膜燃料电池系统故障诊断方法发展趋势及展望,以期为其后续研究及快速商业化应用提供参考。

面向21世纪自动化专业人才培养模式与课程体系改革的思考

本文基于自动化专业培养方案 ,探讨在 2 1世纪知识经济时代自动化专业的培养模式 ,进而分析了更新高等教育观念 。

质子交换膜燃料电池多物理场建模及模型参数敏感性分析

受限于外部运行工况及内部多物理场参数的耦合作用机制,质子交换膜燃料电池的精确机理建模成为其研发和应用的瓶颈。该文通过探究燃料电池内部“电-热-流”多场耦合关系,构建准一维电堆动态模型,并基于单参数敏感性和多参数敏感性分析,得到不同模型参数的敏感度指标,完成了建模中部分关键参数的权重分析。为验证模型精度及耦合参数变动对输出特性的影响,在搭建Ballard NEXA 1.2 kW燃料电池测试平台的基础上开展变载及参数变动实验。结果表明,所构建的模型能够较为精确的模拟电堆特性,且对称因子、活化面积和压力系数的变动对电堆输出的影响较大。结果可为燃料电池电堆的测试及改型提供理论基础,并揭示电堆故障及老化过程中主要参数的衰退变化趋势。

功率模块主动热控制技术研究综述

功率半导体器件是基于电力电子技术的电能变换、电力驱动等领域的核心,在新能源发电、交通运输以及航空航天等领域有广阔的应用前景,然而其发热原因造成的退化失效和可靠性等问题已成为其进一步发展的瓶颈,亟需探究有效的热管理方法,以提高其可靠性和使用寿命。在介绍功率模块的热管理方法的基础上,重点综述了其主动热管理方法的研究进展。依据控制参量的不同将其分为器件级、系统级和多参量的综合方法,并对各种方法进行了分析比对总结。最后提出了功率器件结温相关技术的发展趋势,进行了展望,以期为其后续研究应用提供参考。

考虑电压电流限制的伺服电机无纹波转矩控制

针对伺服系统无刷电机正弦电流转矩控制纹波较大的问题,提出了一种无刷伺服电机在任意反电动势波形下的无纹波转矩控制,实现了电机驱动器在有限电压、电流范围内的功率损耗最小。首先,建立了有限电压、电流范围内的电机模型,推导了电压、电流范围边界的不等约束条件;其次,利用拉格朗日乘数法求解等效二次规划问题,提出了最优转矩控制策略;最后,在三相18极同步电机的实验平台上进行了3种情况的实验验证。结果表明,所提控制策略在相电压、电流饱和时,仍能实现转矩的精确控制,输出期望转矩;在发生单相故障时,可以隔离故障相,同时通过优化励磁电流使非故障相达到预期的转矩输出,减小了转矩纹波。

考虑综合性能最优的非短视快速天基雷达多目标跟踪资源调度算法

合理有效的资源调度是天基雷达效能得以充分发挥的关键。针对天基雷达多目标跟踪资源调度问题,建立了综合考虑目标威胁度、跟踪精度与低截获概率(LPI)的代价函数;考虑目标的不确定、天基平台约束以及长远期期望代价,建立了多约束下的基于部分可观测的马尔可夫决策过程(POMDP)的资源调度模型;采用拉格朗日松弛法将多约束下的多目标跟踪资源调度问题转换分解为多个无约束的子问题;针对连续状态空间、连续动作空间及连续观测空间引起的维数灾难问题,采用基于蒙特卡罗树搜索(MCTS)的在线POMDP算法—POMCPOW算法进行求解,最终提出了一种综合多指标性能的非短视快速天基雷达多目标跟踪资源调度算法。仿真表明,与已有调度算法相比,所提算法资源分配更合理,系统性能更优。

时空相关的道路网络短时交通流预测模型

为有效解决复杂路网短时交通流预测问题中涉及的时空特征挖掘问题,提出一种基于改进长短时记忆神经网络(Improved Long Short-Term Memory, ILSTM)的交通流预测模型.首先,通过改进的遗传算法对长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型初始参数进行优化获得最优参数组合,解决LSTM初始参数设置对输出结果影响较大的问题.其次,针对复杂路网多路段交通流预测中遇到的空间特征提取问题,通过挖掘相关路段对目标路段交通流预测的影响程度,重新构建LSTM模型的损失函数,采用路网中相关路段对目标路段的影响系数,以损失函数输出值最小为终止条件,构建ILSTM模型.最后,选择加州公路局交通数据进行模型验证实验,采用遗传算法优化LSTM模型(Genetic Algorithm-LSTM, GA-LSTM)和单纯LSTM模型,以及皮尔森相关系数与LSTM组合模型(Pearson Correlation Coefficient-LSTM,PCC-LSTM),对工作日和周末数据的多次实验结果进行对比分析.实验结果表明:ILSTM模型能够充分考虑复杂路网交通流的时间和空间特征,预测平均误差约为1.16%,在收敛效率和预测精度方面均优于其他模型.

在线数据记录和扰动观测器相结合的柔性机械臂复合学习控制

本文针对多输入多输出的柔性机械臂动力学模型,提出了一种基于神经网络估计和扰动观测器的复合学习控制策略.首先,通过奇异摄动分析将系统解耦为快慢子系统.然后,针对慢变刚性子系统的动力学模型,基于在线数据记录模型构造新型预测误差,结合跟踪误差设计自适应控制律;针对快变柔性子系统采用滑模控制抑制弹性振动.在此基础上,构建了扰动观测器实时估计复合扰动信号,并纳入在线数据记录模型作为前馈补偿.最后,基于Lyapunov稳定性分析可证系统误差信号一致终值有界,仿真算例验证了所提策略的有效性和优越性.

基于TimeGAN数据增强的复杂过程故障分类方法

针对传统基于重构的故障分类方法在故障样本稀疏或失衡情况下效果不佳、故障子空间区分能力弱的问题,提出基于TimeGAN数据增强的复杂过程故障分类方法.针对小子样故障,使用TimeGAN对历史故障数据进行数据增强,生成与历史数据分布相似的虚拟故障样本;采用马氏距离评估虚拟样本的质量,剔除不可信样本,构造平衡的故障样本集.将故障样本映射到高维核空间,并在核空间中提取故障子空间.设计故障分类策略并定义4种故障分类性能评估指标以定量衡量算法的分类性能.Tennessee Eastman应用结果表明,所提数据增强方法可以有效扩充故障样本,进而提高故障重构率.与WGAN-GP和SMOTE方法进行对比,发现基于TimeGAN数据增强的故障分类方法具有更好的分类性能.