一种改进的基于多项式滤波的稳态检测方法

化工过程的数据中常常含有较多的随机误差和粗差干扰,导致传统的稳态检测方法无法得到准确的结果,从而降低系统故障诊断的可靠性。针对实际的工业过程数据,提出一种融合自适应平滑技术的稳态检测方法,该方法首先以基于导数分析的自适应平滑算法进行降噪处理,消除随机误差的影响,然后引入阈值拟合技术进一步抑制粗差干扰,以多项式滤波方法对数据进行稳态检测,根据测量信号的趋势特征确定过程是否处于稳态。仿真实验研究表明:融合自适应平滑技术的稳态检测方法能够克服传统稳态检测方法中随机误差和粗差干扰对检测结果的影响,进而显著提高稳态检测处理的准确性,检测结果明显优于传统的基于多项式滤波的检测方法。     

GA-BP神经网络的非线性函数拟合

由于BP神经网络具有良好的非线性映射能力,但在极值寻优时易陷入局部极值。本文利用具有全局搜索寻优的遗传算法优化BP神经网络(GA-BP),用于非线性函数拟合,弥补了BP网络寻优时的缺点。通过实例比较分析,GA-BP神经网络明显地提高了拟合精度,也使模型具有较强的应用性与推广性。     

变形镜交连值的优化分析

关于优化光波控制,自适应光学校正是至关重要的一个环节,可用于改善激光光束质量及校正光束在传输过程中气流引起的波前畸变等。变形镜是其核心器件,而交连值是影响变形镜校正精度的关键因素。针对变形镜实际使用时需要对致动器进行一定的约束,利用带约束的最小二乘法,分析了在一定约束条件下交连值变化对变形镜校正精度及控制稳定性的影响。以Zernike像差和以大气湍流模型构造的像差为校正对象,寻找校正效果最好的交连值。结果表明各阶Zernike像差对应的最优交连值差异较大,最优交连值主要分布在15%～35%之间。从控制误差引起的校正效果变化的方面考虑,对正方形致动器排布的最优交连值位于15%～25%区域。     

基于卷积神经网络的直线同步电动机电枢绕组故障诊断

通过绕组函数理论对直线同步电动机进行分析,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的直线同步电动机故障诊断方法。从直线同步电动机的数学模型出发,基于绕组函数理论对电动机正常状态和匝间短路故障状态进行仿真,对电流波形图进行快速傅里叶变换(FFT)得到不同状态的数据集。利用CNN中的GoogLeNet网络结构,在保持网络空间维度的同时不增加故障诊断的计算量。将数据集输入到网络模型进行故障诊断,仿真结果表明GoogLeNet网络结构对直线同步电动机电枢绕组的短路故障识别率达到了96.5%以上。     

双压电振子反相模态驱动的直线驱动器机理

为提高压电驱动器的定位能力,提出了一种双压电振子反相模态驱动的直线驱动器,以两组反相模态振动的独立控制的压电振子作为主压电振子和辅压电振子,分别产生机构运动的拉力和推力使驱动器在倾斜平面上直线运动.理论分析了双压电振子反相模态驱动的驱动器双向运动条件,设计研制了驱动器样机并进行了性能测试.结果表明:该驱动器能在10°倾斜角内实现定向稳定运动,机构的最小步距为5 μm,最大平均速度为22 mm/s.     

考虑磁饱和的共悬浮绕组式无轴承开关磁阻电机径向力模型

无轴承开关磁阻电机一般工作在磁路饱和状态,其径向力解析模型的建立是实现稳定悬浮控制的基础.针对无轴承开关磁阻电机径向力的严重非线性问题,提出了一种用一次线性关系描述材料磁化特性的拟合方法,利用该方法针对一台共悬浮绕组式无轴承开关磁阻电机求取了气隙磁场强度,并利用麦克斯韦应力法推导了考虑磁饱和的全周期径向力解析模型.搭建了样机的有限元模型并进行了仿真分析,将仿真结果与线性模型、考虑磁饱和的径向力解析模型计算结果比较,验证了在大电流饱和状态下该模型的准确性.所建的径向力解析模型无需分段,即可在整个电机工作区计算电机径向力,将其应用于控制系统中具有计算速度快、通用性强的特点,为无轴承开关磁阻电机控制策略的研究奠定了理论基础.     

基于Hermite多项式函数链模糊神经网络的PMLSM分数阶反推控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统中存在的参数变化、负载扰动和摩擦力等不确定性因素,采用了函数链模糊神经网络(FLFNN)和分数阶反推控制(FOBC)相结合的控制方案来提高系统的控制性能.首先,采用FOBC实现系统的全局调节和位置跟踪,提高系统的收敛速度和控制精度;然后,采用Hermite多项式函数链模糊神经网络(HFLFNN)直接估计系统中存在的不确定性,同时利用指数补偿器对估计误差进行补偿,进一步提高系统的鲁棒性;最后,利用Lyapunov函数推导出系统中控制参数的在线调整估计律.实验结果表明所提出的控制方法切实可行,能够有效地抑制不确定性对系统的影响.与FOBC相比,具有更好的跟踪性能和鲁棒性能.     

可控励磁直线同步电机磁悬浮系统合成模糊控制的研究

可控励磁直线同步电机磁悬浮控制系统具有非线性以及扰动不确定性的特点,采用模糊PID控制具有很强的针对性,然而,模糊PID控制器为三输入单输出控制器,其规则数太多,使得控制器设计非常复杂。因此,对可控励磁直线同步电机磁悬浮控制系统提出合成模糊控制。研究可控励磁直线同步电机的结构,建立磁悬浮直线同步电机的数学模型。合成模糊控制器采用模糊PD控制器和模糊积分器的合成构成模糊PID控制器,在减少模糊控制规则数的同时提高磁悬浮控制系统的稳态精度,因此分别设计模糊PD控制器和模糊积分控制器,包括模糊化、模糊推理、去模糊化等。在MATLAB中建立可控励磁直线同步电机磁悬浮控制系统的仿真模型并进行仿真研究。结果表明合成模糊控制器具有良好的控制效果,可以减小稳态误差提高控制精度。     

基于参数拟合的饱和电抗器散热模型

换流阀饱和电抗器因其封闭式的结构,铁芯热量难以高效散出。为了掌握电抗器的散热特性,预测实际运行时的温度情况,需要对其散热模型进行准确建模。对饱和电抗器的结构和散热过程进行了分析,建立并简化了铁芯散热的热路平衡方程,其中含有关键的等效热阻参数。基于该方程,提出了利用多次不同工况的试验数据,通过参数拟合获取方程中的等效热阻参数的研究思路,并利用有限元计算工具仿真电抗器散热过程,验证该研究思路。最后,设计搭建了相应的电抗器温升试验平台,利用多组试验数据拟合出了模型中的等效热阻参数。仿真和试验数据显示,拟合结果准确性较高,对铁芯温度进行预测的偏差小,对电抗器运行时温度预测和结构设计均有一定指导意义。