一种柔性接地线状态指示装置的设计与应用

提出了一种采用快速磁场检测方法的柔性接地线状态快速指示装置,并给出了其详细的设计和应用方法。在所设计的柔性接地线状态快速指示装置中,状态检测单元利用微型三维磁场实现实时高速磁场监测,状态报警单元通过3个阈值实现局部声光报警,而无线信号发送单元实现状态信息云显示。实验结果表明,所提出的柔性接地线状态快速指示装置可以有效地实现对接地线电流的智能监测,从而避免了接地装置误挂和接地不良造成的检修事故。

瞬态场景下基于光流法的红外视频插帧算法研究

针对现有红外图像插帧方法,在瞬态场景下均不能得到鲁棒性较好的插入帧红外图像,提出了一种基于注意力的多尺度、多分支光流网络,提取相邻2帧红外图像光流信息,每个分支分别学习一种光流信息,利用多尺度特征融合模块在每个尺度上聚焦局部重要信息。设计了一个多光流特征重加权模块,根据通道注意力自适应地选择每个光流的特征。经实验结果证明,所提方法可以很好地完成插帧任务,其性能与最先进的方法相比较更具有优越性。

基于双注意力机制和级联检测框架的金具螺栓缺陷检测研究

针对传统输电线路金具上的螺栓缺陷检测存在精度低和效率低的问题,提出一种基于双注意力机制和级联检测框架的螺栓缺陷检测模型。首先,构建了螺栓缺陷检测的级联框架并通过基于GridMask图像增广方法实现数据集的扩充;其次,为了提高螺栓缺陷检测精度,提出了基于知识引导的输电线金具检测模型,通过隐式和显示模块的构建,实现第1级金具的检测;然后,将金具检测结果输入到第2级螺栓的缺陷检测网络中,同时提出一种基于双注意力机制的螺栓缺陷检测模型来进行螺栓缺陷检测,通过多尺度注意力模块的设计,融合空间注意力图,实现螺栓全局视野上的特征增强,提高检测的精度;最后,通过实验进行验证,实验结果表明,所提模型的螺栓缺陷检测平均准确度高、检测速度快,具有良好的实用性和鲁棒性,有一定的应用前景。

输入受限无人帆船自适应航向跟踪控制

针对带有输入受限且存在未知控制系数约束情形下,考虑了具有未知模型和风、浪等外界干扰的无人船航向跟踪控制问题,提出一种受限控制输入约束下的跟踪控制方法。该方法运用RBF神经网络对未知模型进行在线逼近,利用Nussbaum自适应增益技术解决未知控制系数问题。根据滑模控制理论,设计具有指数趋近律的鲁棒控制项,保证所得误差闭环系统快速响应且最终趋向0。为弱化传统滑模控制产生的抖振问题,将符号函数替换成饱和函数使控制输入变得平滑。引入一种误差辅助系统,构建了帮助误差闭环系统输入退出饱和机制。通过李雅普诺夫稳定性理论,给出了跟踪控制方法的稳定性数学分析过程,证明误差闭环跟踪控制系统的所有信号最终一致有界性。最后通过仿真结果验证了所得理论的有效性。

功率二分支齿轮传动系统动载特性与模态分析

为了分析功率二分支齿轮传动系统的动力学特性,构建由斜齿分扭传动级与人字齿并车传动级构成的分扭并车纯扭转动力学模型;通过高斯消元去除状态方程中的冗余变量,解决了系统动力学方程的奇异性并采用4阶Runge-Kutta法数值求解;分析了无量纲时间下不同齿型构成的2级传动动载特性,采用模态分析法,确定该系统的固有频率与固有振型,并结合三维瀑布图分析激振频率对系统共振特性的影响。研究结果表明:该齿轮传动系统由人字齿构成的并车传动级动力学特性优于由斜齿构成的分扭传动级;系统啮合位移与动态啮合力响应瀑布图表明,在该系统激振频率为1820 Hz时,系统出现超谐波共振。

基于Firefly算法的多回路配电网继电保护整定计算方法研究

为了在多回路模型配电系统上获得继电器保护定值,提出了使用Firefly算法(FA)来优化计算继电器保护定值,通过继电器的良好、快速整定,外部干扰引起的衰减问题可以被抑制到最小,还可以缩短人工计算时间,快速得到整定值,并将整定值最优化。通过使用ETAP软件进行验证,结果表明,使用FA从优化结果中获得继电器整定值,14个继电器的总运行时间为3.717 s,与手动计算的4.339 s相比,快了0.622 s。

基于物联网技术的矸石发电机组故障诊断系统设计

为确保矸石发电厂正常运行,降低运行成本,设计一种基于物联网技术的矸石发电机组故障诊断系统。系统硬件部分由下位机和嵌入式网关组成,根据发电机组数据特征分别给出各模块的电路设计方案;系统软件由预处理机、状态服务器和Web服务器组成,通过构建物联网传感器基阵,采集发电机组实时监测数据,利用FCM算法获得发电机组数据特征模式矢量,确定故障类别和中心矢量,以此实现矸石发电机组故障诊断。实验表明,该系统能够正常进行数据库访问和数据检索等操作,可有效地执行业务规则并完成相关工作。

基于EGR耦合米勒循环的柴油机排放控制技术

为了提升柴油机应用过程有害废气排放控制的效果,提出基于EGR耦合米勒循环的柴油机排放控制技术。以燃油燃烧各阶段为基础,构建柴油机燃烧模型,分别深入分析EGR技术与米勒循环技术对废气排放的影响,衡量指标为EGR率与米勒度。以废气排放影响分析结果为依据,以排放控制效果最佳为目标,确定EGR技术与米勒循环技术的最佳耦合方案,实现柴油机废气排放的最佳控制。实验数据表明,应用EGR耦合米勒循环技术后,废气排放量低于实际废气排放量,并低于EGR技术与米勒循环技术对应排放量,充分证实了该技术具备较好的排放控制效果,为大气环境保护提供帮助。

基于KV31的无刷直流电机控制系统设计

为提高港口机电设备的能源利用率,提出以无刷直流电机作为驱动机构,替代目前广泛使用的三相异步电机。控制系统作为无刷直流电机的重要组成部分,对于电机性能表现至关重要。系统以NXP的KV31微控制器作为控制核心,按照模块化思想,对无刷直流电机的软硬件进行设计,其中包括核心控制电路、功率驱动电路和转子位置信号检测电路等;根据港口机械中的电机存在的实际工况,设计阶跃负载实验等多组实验进行测试。实验结果表明,所设计的无刷直流电机控制系统运行稳定可靠,能够满足性能要求。

空气捻接器凸轮过渡曲线运动特性分析

针对空气捻接器中凸轮因过渡曲线形式导致振动、冲击和噪声等问题,对不同形式的凸轮过渡曲线运动特性进行了分析。采用平面展开法,建立过渡曲线坐标系,归纳出圆弧式、抛物线式和五次多项式3种形式的过渡曲线,并探究凸轮半径R0、动程s和过渡角θ对过渡曲线位移、类速度和类加速度的影响。研究结果表明:圆弧过渡曲线、抛物线过渡曲线将会在曲线端点处产生柔性冲击;五次多项式过渡曲线可以通过选择适当的参数值,避免柔性冲击。

一种圆柱类部件调姿的分布式并联机构误差分析

为提高分布式并联调姿机构的对接精度,减少系统误差的影响,从机构布放误差、参数测量误差和机构控制误差3个方面分析了误差原因,并定量分析了各误差的影响程度。以船舶大型推进轴系为例,搭建了船舶轴系对接试验台架,验证了误差分析的正确性,为复杂环境下的圆柱类大型零部件的高效、高精度对接装配提供了参考。

基于单目视觉的轴孔零件定位系统设计

针对轴孔零件精密装配过程中单目视觉定位系统的使用困难,设计了一种基于单目视觉的轴孔零件定位系统,提出了基于图像特征的零件倾斜角计算方法,可直接判定零件倾斜姿态。通过对椭圆快速检测算法进行优化,减小噪声影响,实现了高精度检测。最终通过该系统实现了轴孔零件的准确定位,提高了轴孔零件自动装配的成功率。实验证明,提出的方法能够在单目视觉条件下准确得到待装配零件的空间位置信息,满足同轴度要求15μm级的轴孔精密装配需求,具有较好的工程应用价值。

基于工业数字孪生仿真建模的虚拟工厂业务协同模型研究

着重改善物理实体智慧工厂在工程实践中日益凸显的环境变量动态变化实时感知失效、多维因素约束下,设备互联与数字集成失衡和较长周期内自主预测机制缺失等若干缺陷,构建了基于工业数字孪生仿真建模的虚拟工厂业务协同模型,并进行了典型环境下的仿真验证。首先,引入工业数字孪生仿真建模技术,构建了面向虚拟工厂业务协同模型的体系架构,给出了虚拟工厂数据流与控制流之间的耦合关系;然后,从数据感知及高效传输模型、融合事件驱动的虚实映射模型和基于深度学习的虚拟工厂业务协同模型等方面,详细给出了模型体系架构涉及的关键问题解决方案;最后,在PyCharm集成环境下构建虚拟工厂业务最优协同模型典型应用环境,并进行了多维仿真验证。以某有色金属冶炼行业重点企业为应用案例,对模型进行了工程应用实践验证,验证结果表明,模型较好改善了物理实体智慧工厂在工程实践中日益凸显的若干不足,具有环境变量动态变化实时感知全面、多维因素约束下设备互联与数字集成和较长周期内自主决策趋向明显等优势。

机械与电子征稿启事

机械与电子 系贵州理工学院主管、主办,以宣传介绍机电一体化技术、工业自动化控制为宗旨。设有理论探讨,设计与研究、现场总线技术与数据采集,自动控制与检测、机电一体化技术、智能工程、计算机管理与控制一体化、现代装备设计与制造、集成制造系统、虚拟与仿真等栏目。适合广大从事机电一体化、工业自动控制技术研究和开发的科技人员、管理人员、大专院校师生等阅读。 同时,为广大学者、读者、作者提供学习、交流和探讨当 前机电一体化技术发展的平台。

空间弱撞击对接机构传递功率分析

运用螺旋理论对于一种空间弱撞击对接机构进行传递功率分析,通过求解运动螺旋与力螺旋的互易积,来获知系统的传递功率,得出传递功率与空间弱撞击对接机构本身构型参数、对接环当前位姿信息及速度信息直接相关的结论。考虑到在不同尺寸构型、速度信息下的空间弱撞击对接机构的传递功率是不一样的,不能单纯通过传递功率来评价系统的优劣,因此提出瞬时能效功率比的概念,用以评价某一构型下空间弱撞击对接机构的传递效能,结合具体的算例对瞬时能效功率比进行求解,研究内容与结果为新一代的空间对接机构的性能指标参数优化提供了理论基础。

基于Isight的卧式加工中心立柱多目标优化设计

以某卧式加工中心立柱为优化对象,基于优化设计软件Isight,通过试验设计和有限元分析,构建立柱设计变量与优化目标的径向基函数神经网络模型。构建寻优数学模型,并利用NGSA-Ⅱ优化算法进行求解,完成对卧式加工中心立柱的优化。结果表明,优化后的立柱质量减少3.90%,最大变形降低8.52%,首阶固有频率提高1.78%。

基于模块化控制的配电终端智能调试机器人控制系统

提出了基于模块化控制设计的一种配电终端智能调试机器人控制系统。首先,采用通信模块与数据采集模块获得智能调试机器人的数据信息,通过传感器等设备将数据传输给主控制模块;然后,汇总相关数据信息,并在主控模块下达指令对配电终端智能调试机器人进行控制;最后,通过模块化使机器人控制系统实现动态避障与最短路径规划。实验结果表明,该系统实际调试配电终端时能够平滑稳定地控制机械手完成调试工作,同时具有良好的避障效果,配电终端调试效率高。

智能电网环境下负荷响应对系统消纳风电能力影响模型探析

为了更多消纳智能电网环境中风力发电,依据需求与负载的交互响应,提出了一种多层时间尺度连续调度操作模型。分析了风力发电不确定性的产生机理,在此基础上建立了风电功率预测算法,再引入基于风电消纳的需求响应概率的多级调度概念,提高了电网调度模型对风力发电随机性、间歇性的整体适应性。通过案例验证该方法的可靠性和有效性,数据证实该方法能在保证智能电网调度经济可靠的条件下有效地提升风力发电的消纳水平。

纯电动汽车动力系统匹配设计及参数影响分析

根据某款轿车纯电驱动改装的设计要求,基于整车结构的基本参数,对纯电驱动动力系统中的驱动电机、电池以及变速器等关键部件进行匹配设计。借助Cruise仿真平台搭建改装后的纯电动汽车整车模型,仿真分析了不同工况下的整车动力性和经济性。结果表明,改装后的纯电动汽车动力系统参数选取合理,符合整车性能设计要求。并在此基础上,分析汽车行驶方程中的相关参数对整车性能影响程度,为后续纯电动汽车动力系统的参数优化设计和性能提升提供了参考依据。

基于虚拟同步机原理的风电调频技术研究

虚拟同步机是目前解决新能源并网稳定性问题的一项重要技术,从虚拟同步机调频原理分析入手,开展风电调频技术的相关研究,分析了风机实现调频的控制原理,设计了相关的控制算法,最后通过试验验证,证明技术实现的有效性,可以满足电网对风电参与调频的功能要求。