基于ARM和CPLD的水松纸激光打孔控制系统设计

针对现阶段香烟水松纸激光打孔控制系统的打孔精度差、监控能力不足等问题,设计了一种新型的打孔控制系统.控制系统采用ARM和CPLD相结合的控制方式,配合外围各种控制模块实现了本系统的硬件设计.ARM实现触摸屏实时数据通信和高速激光打孔功能,CPLD辅助ARM完成对香烟位置检测传感器输入信号的滤波、延时输出等功能.运行测试表明:本控制系统运行稳定、可靠、抗干扰能力强,并且打孔脉冲精度高达100 ns,能够满足目前香烟水松纸激光打孔控制系统的要求.     

电气控制系统的故障成因及维护对策

电气控制系统在电力系统的正常工作和电网运行中发挥着至关重要的作用,系统的运行效益取决于电气控制系统的稳定。因此,想要保障电力系统的正常运行就要求掌握电气控制系统的故障及其成因。本文通过探讨电气控制系统的主要故障及其危害,研究出相应的维护对策和解决策略,为电气控制的维护作出参考方向。     

水利工程工业控制系统网络安全研究

近年来,工业控制系统面临的网络安全风险日渐增大,已威胁到工业生产正常运行。水利工程工业控制系统承担防洪、航运、发电等重要职责,安全运行至关重要。为加强水利工程工业控制系统安全管理,从实地调研和问卷调查两方面对水利工程工业控制系统的运行情况和安全措施等进行统计。分析表明水利工程工业控制系统在管理和技术两方面都存在较多薄弱点,亟需建立管理与技术并重,具备深度防御能力的安全防护体系,以确保水利工程工业控制系统安全稳定运行。     

电网安全稳定系统的研究

通过对上海超高压电网安全稳定控制系统的研究,介绍安稳系统工作原理,以及实际运行中发现的不足,同时,提出相应的对策,以供今后进一步完善上海超高压电网的安全稳定控制系统。     

基于Profibus-DP的丹佛斯变频器在条烟输送系统上的应用

针对条烟输送控制系统运行不稳定、故障率高等问题,利用S7-400PLC和丹佛斯VLT5200变频器对该控制系统进行改进。     

乙炔盘式输送上料及除尘自动控制系统

在介绍了回转盘输送机上料方式和脉冲袋式除尘器的控制流程的基础上,重点叙述了除尘控制系统的系统功能、软硬件构成。运行表明:此控制系统运行稳定可靠、操作简单,减轻了工人的劳动强度,值得推广。     

600MW火电机组给水控制系统优化设计与仿真

给水控制系统是火力发电厂非常重要的控制子系统,稳定的汽包水位是汽包锅炉安全运行的重要指标.目前使用的火电厂给水控制系统存在着各自的不足之处,往往难以满足火电机组复杂工况的要求.本文首先分析了给水控制对象运行特性,接着分析了给水控制系统存在的问题.对三冲量给水调节提出了状态前馈-反馈的优化设计方案.经过优化设计后的给水控制系统在实验室仿真调试后,运行稳定、可靠,能较好地满足在给水正常情况和异常情况下的控制要求,具有较高的实用价值.     

排球机器人开放式控制系统的设计

为了提高中国排球运动员的训练水平,提出一种用于排球扣球机器人的开放式控制系统。通过该控制系统,排球扣球机器人可以有效地辅助教练员和运动员进行日常训练,提高运动员的拦网和一传训练水平。针对传统机器人采用封闭式控制系统的局限性,将开放式控制系统的思想引入到排球机器人控制系统的研制中。实际运行结果表明,该排球扣球机器人具有运行稳定、控制准确和灵活的特点。     

计划孤岛方式下微电源控制系统的仿真研究

研究微电网控制器优化控制问题,针对微电网运行应满足稳定性要求,在各微电源输出功率分配发生突变时,采用通常控制策略的微电源控制系统常常存在功率调节滞后的缺陷,致使系统频率和母线电压失去稳定.结合微电源的控制,对下垂特性进行优化,提出PQ-Vf控制策略,并设计了控制系统,通过对微电网由联网运行模式向孤岛运行模式切换过程以及孤岛运行模式下进行仿真分析,得到了微网中交流母线的电压和系统频率的动态响应特性曲线,仿真结果表明设计的控制系统能够维持系统稳定,克服了通常控制策略的缺陷.     

可编程序控制器在智能化温室系统中的应用

介绍了PLC在智能化温室控制系统中的应用 ,重点介绍部分硬件功能的软件实现。运行表明 ,该系统功能完善 ,运行稳定 ,易于操作。     

基于嵌入式运动控制器的钻床控制系统

目前的数控钻床控制系统体积大、价格高、稳定性差,限制了数控钻的发展。本文研制了基于工控机和固高嵌入式运动控制器的开放式数控钻床控制系统,采用运动控制器实现钻床3轴伺服电机和钻头的运动控制,采用PLC实现机床I/O控制,开发了钻床专用示教盒,利用Visual c＋＋6.0编程语言编写人机界面,采用SA算法实现钻孔路径优化设计。实践应用表明：该控制系统性能稳定,控制精度高,可实现走刀路径的优化。     

基于PSO的钻机快速自适应PID控制

针对传统液压盘刹钻机PID控制系统响应速度慢、稳态误差大、参数整定周期长,以及无法满足随钻遇地层变化实时参数优选的不足,以恒钻压自动送钻为研究对象,构建了液压盘刹钻机控制模型,设计了粒子群算法(PSO)优选钻机PID控制参数,并实现在Simulink环境下自动调用优选出的PID参数,提高了钻机控制参数的快速、自适应整定。仿真结果表明,与传统采用Z-N经验公式法、试凑法和遗传算法(GA)实现钻机PID控制相比,基于PSO的钻机快速自适应PID优化控制能够有效地提升系统响应速度,降低系统稳态误差,满足钻机恒钻压随钻控制的实时性、准确性需求,实验结果证明了该方法的可行性和优越性。     

基于刚软耦合模型和粒子群优化的手术机器人骨钻削力控制

脊柱椎体的多层复合结构和易热损伤特性要求手术机器人在对椎弓根进行骨钻孔时需精确控制其轴向钻削力。然而人的个体差异和脊柱-软组织构成的刚软耦合结构会使得通用型力控制器的控制精度不足,手术安全性降低。本文旨在提高轴向钻削力控制的精度。首先建立了基于质量、弹簧和Maxwell黏弹性单元的脊柱-软组织系统的刚软耦合模型。然后在离体羊脊柱上进行了应力松弛实验,并基于实测力数据对模型参数进行了标定。采用PID（比例-积分-微分）控制器来调整骨钻的轴向进给速度,并基于标定后的刚软耦合模型的传递函数,使用动态权重的标准粒子群算法整定控制器参数。最后,仿真证明闭环控制系统具有较好的动态性能和鲁棒性。离体羊脊柱骨钻孔力控制实验结果表明,轴向钻削力的阶跃力响应稳态误差小于0.15 N,相对力控制误差小于3%,且无明显超调;正弦力响应幅度在频率为3.49 rad/s时衰减到-3 d B,闭环控制系统具有较好的控制带宽。所提方法的力控制精度和控制带宽能够满足手术机器人执行骨钻削时的力跟踪要求,提高了机器人自动骨钻削过程的安全性。     

基于PWM的模糊PID温度控制系统研究

在入井液动态损害仿真系统中温度是一项重要的影响因素。本文设计了一种基于脉冲宽度调制（PWM）技术的精确闭环温控系统。该系统采用以单片机为核心的数字电路控温技术,自适应模糊PID控制算法,通过脉宽调制的方式改变加热器件的加热功率,实现对温度的高精度控制。仿真结果表明,这种控制方式控制效果优于常规PID控制,有效地改善了系统的动态性能、稳态精度和鲁棒性。     

增广非最小状态空间法的稳定平台预测控制研究

针对传统的模型预测控制器鲁棒性较差及模糊PID控制系统比较复杂的问题,提出了利用增广非最小状态空间模型与模型预测控制相结合的稳定平台预测控制。建立了稳定平台广义被控对象的数学模型,以增广形式的非最小状态空间模型为基础,结合滚动时域控制原则和线性二次型最优控制,通过对稳定平台离散模型的非最小状态空间形式进行增广变换,给出了基于Laguerre函数的状态反馈增益矩阵算法,设计了增广非最小状态模型下的预测控制器,实现了对导向钻井稳定平台控制系统的仿真研究。仿真结果表明稳定平台预测控制系统可以很好地满足钻井工程对控制精度和动态特性的要求,而且对有时变性的盘阀摩擦干扰力矩及模型参数摄动具有较强的鲁棒性。     

凿岩机器人钻臂定位控制交叉精英反向粒子群算法

在利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)进行凿岩机器人钻臂定位过程中,存在收敛速度慢和易于陷入局部最优解等问题.为此,提出一种交叉精英反向粒子群优化算法(crossover elite opposition-based particle swarm optimization,CEOPSO)并给出算法的流程.建立凿岩机器人钻臂运动学模型并对其逆向运动学进行求解.将交叉算子引入EOPSO中,采用自适应惯性权重和交叉概率参数控制技术,在维护粒子个体与最优解之间信息交换的基础上,增加粒子个体之间的信息交换,提高算法的全局搜索能力和钻臂定位效率.仿真结果表明,CEOPSO的平均位置误差和平均姿态误差均小于PSO和EOPSO算法,且迭代过程平稳,可以有效提高凿岩机器人钻臂的定位控制性能.     

基于最大制冷系数调节算法的井下制冷器设计

为了提高井下电子仪器的应用温度范围,创新性地设计了基于半导体制冷技术的井下制冷器为仪器降温。通过分析半导体制冷片的性能特性,得到了最大制冷系数工况的实现条件,据此设计了能够均衡最大制冷系数工况和最大制冷量工况的分段调节控温算法,以达到高效制冷的目标。为了实现控温算法的系统设计,使用微控制器控制高精度温度传感器采集多点温度,同时用特殊功率运算放大器设计了精密电压-电流转换器为半导体制冷片供电。仿真及实验测量结果表明,该井下制冷器具有制冷效率高、自产热低、可耐高温等特点,使较低温度级别的井下电子仪器在较高的环境温度下能够正常工作,有利于降低钻井成本。     

High-precision and ultrafast UV laser system for next-generation flexible PCB drilling

Since conventional mechanical punching technology for Flexible Printed Circuit Board (FPCB) drilling has restricted via-hole size and depth control for multi-layer circuit boards, CO₂ and Ultra Violet (UV) laser drilling technologies have been developed. However, the FPCBs for mobile phones and Personal Digital Assistants (PDAs) require smaller via-hole diameters, since the development of thinner and higher circuit density devices is demanded. Currently, UV laser systems are widely used for FPCB drilling of 75–105 μm diameter via-holes and inspectors performs quality test manually using microscopes. We developed a high-precision UV laser microfabrication system for next-generation FPCB drilling of 15 μm diameter via-holes. The degrees of the precision of the microfabricated via-holes of 15, 35, 50 and 85 μm were mean absolute error rate of 4.4, 2.2, 2.3, and 2.2 which was fully satisfied with industrial inspection specification ±10%. The drilling speed of the system of 2800 via-holes per second at stationary state was achieved. In addition, we applied modified Greedy 2-opt algorithm to find out optimal drilling path which reduced the total time of via-hole fabrication. We successfully reduced the production time by 25% compared with the result obtained in the normal Greedy 2-opt algorithm. Moreover, we designed very accurate inspection method using Canny edge detection and geometric pattern matching algorithms and successfully applied it to the Automated Optical Inspection (AOI) module for the inspections of 15 μm diameter via-hole which was required for the fabrication of high density FPCB.     

基于机器视觉的航空散热器智能定位钻孔技术

因某型航空散热器再制造的需要，需对产品大量的散热管进行重复的钻孔工作，为解决人工钻孔不便开发的问题开发出一种利用带机器视觉装置的工业机器人对散热器进行定位钻孔的技术。根据产品的特点选用了相应功能的工业机器人与机器视觉装置硬件，给出了智能定位钻孔系统的设计技术方案，建立了系统控制以及软件结构框架。通过最小二乘法对机器视觉采集的图像进行处理，给定了系统坐标标定的过程和方法,明确了机器人定位精度及视觉精度的计量方法。试验结果表明，该系统提高了钻孔效率和精度，可应用于实际生产。     

基于PLC的三工位钻床工作台控制系统设计

为了改善传统控制方式的缺陷,提高加工效率和自动化程度,以三工位旋转钻床工作台为研究对象,在分析了其工艺过程与控制要求的基础上,介绍了采用PLC对工作台进行控制的方法及应用情况。建立了系统液压控制部分的原理图,对PLC系统的硬件和软件进行了设计,给出了系统的端口接线图、控制程序的部分梯形图与状态转移图。利用三菱仿真软件和实际元器件对程序和系统均进行了调试和运行,结果表明,将PLC应用于三工位钻床工作台控制,提高了设备的自动化水平、生产效率与运行的可靠性,具有一定的经济效益。