智能开采装备全位姿测量及虚拟仿真控制技术

针对深部开采复杂地质条件下的综采装备空间位姿及受力动态变化、随机倾斜错动难以描述和自适应控制难题,提出了基于全位姿测量及虚拟仿真控制的智能开采模式,以中煤新集口孜东矿140502工作面地质条件和7 m四柱大采高综采装备参数为基础,构建复杂条件下智能开采装备全位姿测量及虚拟仿真智能控制系统。首先,给出了智能开采"环境装备-仿真模拟-反向控制"运行体系下的智能决策过程,提出了融合视觉的装备全位姿测量、工作面装备位姿一体化描述及驱动关系建模、基于Unity3D的综采虚拟仿真控制等3项支持智能决策的关键技术。随后建立融合视觉的工作面综采装备群全位姿多参数测量系统,提出了基于设备特征点的视觉多参数测量方法,获取描述综采装备群空间全位姿的15个独立参数;给出综采装备群统一坐标描述及驱动模型,建立了特定的全局和局部坐标系、采煤机和刮板输送机位姿驱动关系模型和刮板输送机三维空间弯曲姿态模型;基于Unity3D虚拟仿真技术构建了工作面场景、装备、工艺流程等虚拟实体和关系模型,支撑井下综采装备开采过程运动仿真。开发出与全位姿测量系统通信的底层数据接口,获取装备的实际工况数据,从而驱动仿真模型实现三维场景下的虚实映射。分析计算和模拟优化下一割煤循环装备协同运动及工艺过程,通过反向控制链路实现对装备虚拟模型和实际装备体的闭环控制。实验室测试表明:虚拟仿真系统实现了数据获取、模型解算、单机装备及装备群协同运动仿真,满足装备实际运行逻辑关系,具有对工作面装备运行状态实时监测和反向控制能力,系统运行流畅性满足要求,帧率20 fps。全位姿测量系统经井下现场测试表明:图像识别检测的支架数大于5架,图像解算时间小于0. 5 s,支架顶梁测量角度误差小于1. 2°,满足系统数据测量需求。     

六旋翼机器人运动控制与跟踪控制研究

为了在执行任务期间精确记录数据和稳定的飞行,多旋翼机器人机构需要能够执行长期任务和携带较重的载荷。针对这一问题,对六旋翼机器人关键技术进行了深入的研究。首先,高性能六旋翼无人机的运行需要飞行控制系统,介绍了六旋翼控制系统和本体的设计方法。其次,构建了四旋翼和六旋翼无人机的数学模型,对比了六旋翼与四旋翼控制系统的优缺点。六旋翼飞行器的飞行控制由推力和力矩完成,在俯仰,偏航和横滚分别对螺旋桨的速度进行运动控制。再次,采用模糊自适应PID控制算法设计了一款跟踪控制系统,用一个PID测试控制器进行仿真。并在真实飞行中成功地测试六旋翼机器人,达到了一个理想的效果。而不是使用分析差异,避免跟踪控制器设计过程中的"差异扩展"。最后,仿真结果证明了所提技术的有效性和有效性。     

无人驾驶车辆的运动控制发展现状综述

回顾无人驾驶车辆的运动控制问题。从系统模型、控制方法以及控制结构等角度切入,分别在纵向运动控制、路径跟踪控制和轨迹跟踪控制三个层面对国内外的研究进展进行综述,并提出对无人驾驶车辆运动控制技术的发展展望。当前运动控制研究多集中于常规工况,为实现无人驾驶车辆在处理人类驾驶员认为具有挑战性或缺乏操纵能力的复杂动态场景下的潜力,运动控制研究须从常规工况向极限工况拓展,但是极限工况下车辆的非线性和多维运动耦合特征显著增强,对系统建模以及算法的自适应性和鲁棒性的要求进一步提高。同时,为应对复杂场景下的多目标协调优化问题,考虑环境不确定性的运动规划与控制集成设计需要深入研究。增加执行器手段可以提升极限工况下车辆的侧向响应速度和控制裕度,但是冗余异构执行器的控制分配研究仍有待突破。运动控制的实现依赖于路面附着系数、质心侧偏角等信息输入,因此基于多源传感信息融合的关键状态与参数估计问题亟需解决。此外,将机器学习应用到车辆运动控制领域也是一个重要的发展方向。     

基于YK8A04-P运动控制卡的教学平台研究

文章主要采用PC机+运动控制卡的控制系统,利用PC机与运动控制卡的协同工作,实现对伺服电机的控制。在PC机上采用Labview语言建立良好的人机交互界面,通过调用运动控制卡的函数库,实现速度控制、圆弧插补、直线插补和G代码编程等基本功能,满足基本的数控教学应用。     

西门子自动化与驱动产品在不锈钢线材处理系统中的应用

介绍了西门子SIMATIC S7-300 PLC、ET200S、WinCC V6.0、SIMATIC Easy Motion Control等产品在+锈钢线材处理系统中所组成的系统配置和网络结构,并从软件设计及硬件设计方面分别叙述了如何成功实现关键功能。     

风电叶片根部切割打孔设备控制设计与实现

对大型玻璃纤维风电叶片根部切割打孔设备控制系统进行技术方案设计研究,以西门子可编程控制器SIMATIC S7-226CN为核心,采用人机界面、伺服运动控制、变频器调速、MODBUS通信控制技术,实现大型玻璃纤维风电叶片根部切割、打孔。阐述了设备主体结构功能及风电叶片根部加工工艺流程,提出控制系统设计方案,并着重描述控制要求和操作功能,给出了硬件电路和软件程序设计。实际应用表明,该设备性能稳定,切割、打孔精度均满足设计要求,并具有良好的可扩展性。     

基于软PLC的Delta机器人运动控制设计及实现

以实现空间3自由度的Delta机器人运动控制为研究目的,基于IEC61131-3国际标准,在CODESYS开发平台上设计了Delta机器人运动控制模块,包括点到点插补运动、直线插补运动、圆弧插补运动等,并通过模块之间的组合实现Delta机器人的连续运动。为了操作方便,开发出相对应的运动控制指令,在可输入界面进行指令编程即可,克服了传统控制卡控制复杂、拓展性差的缺点。采用3-4-5多项式轨迹规划出的门型路径,在Delta机器人上机实验,结果表明机器人能稳定运行并且各方向加速度与理论加速度一致,证明了机器人运动控制设计成功。     

大型机柜自动化包装生产线设计与应用

根据通讯机柜升垛入箱包装的工艺特点,设计了一套大型机柜包装自动化生产线,在生产线机械结构设计的基础上,采用西门子SIMOTION D425运动控制器结合S7315可编程逻辑控制器,设计了一套大型机柜包装生产线自动控制系统,包括辊子传输线变频驱动控制系统与升垛入箱包装机5轴伺服运动控制系统,开发了相应的生产线控制软件及多轴运动控制程序。设备现场运行结果表明,机柜包装生产线运行稳定、可靠,在国内通讯装备行业首次实现了大型机柜的全自动、高效入箱包装。