基于xPC的电液位置伺服系统快速控制原型设计

通常电液位置伺服系统控制器的开发,需通过辨识被控对象数学模型来确定控制器参数。控制器的实现一般采用嵌入式系统,但是在控制器开发阶段直接采用嵌入式系统,存在辨识过程的实现和控制器参数确定困难,开发周期长等问题。基于xPC半实物仿真技术,提出直接将MATLAB/Simulink快速构建的控制算法转化为xPC目标机可运行的代码,并在目标机上通过数据采集卡获得控制对象的状态变量,上传至xPC宿主机;结合MATLAB中的系统辨识工具箱,辨识得到电液位置伺服系统的数学模型,从而确定复合控制器参数,实现了电液位置伺服系统快速控制原型设计。     

采用L-M算法对变频器干扰环境下电液控制系统的参数辨识研究

针对变频器电磁干扰环境下,对存在纯延迟的电液控制系统参数辨识时,采用普通最小二乘方法精度不够、效率低等问题,提出采用L-M(Levenbreg-Marquardt)算法对系统参数进行辨识的方法,在延迟时间已知的条件下建立了电液控制系统的可辨识离散时域差分方程模型,在系统输出信号含有现场真实变频器电磁干扰时,分别采用L-M算法和普通最小二乘算法对系统参数进行了辨识,仿真结果表明,前者在参数辨识精度上比后者高5.43%,辨识速度快46.4%。     

转速对齿轮泵内流场空化强度的影响

针对齿轮泵中齿轮转速在500~3652 r/min的变转速条件下工作的实际工况,该文通过实验的方法研究了转速对某型齿轮泵内流场空化强度的影响。使用现有的齿轮泵测试实验台,对在齿轮泵转速改变的条件下,齿轮泵内流场的空化强度改变进行监测。由于空化无法直接测量,该文根据空化诱导振动理论对齿轮泵的振动进行测量,得到了齿轮泵内流场空化强度随齿轮转速上升而增强的规律。通过Pumplinx软件对内流场进行建模,利用软件特有的空化损伤模块进行了仿真验证,仿真结果表明齿轮泵内流场空化强度随齿轮转速上升而增强,与实验所得规律一致。本文所总结的规律对减弱齿轮泵内流场空化强度,提升使用寿命具有一定的参考作用。     

具有间隙的风力机变桨距系统模糊自整定PID控制

因加工、安装和磨损的原因,大型风力机的变桨距电液控制机构铰链处不可避免的存在间隙,过大的间隙会使得变桨过程超调量增大,调节过程震荡次数过多,甚至引起叶片与塔架共振,最终导致风力机停机事故。分析了变桨距机构铰链处间隙的形成机制,提出了用模糊自整定PID控制算法对间隙进行补偿的方法,依据间隙的振-冲模型制定模糊推理规则,对PID控制器参数进行自适应整定。在间隙分别为0.2、0.4、0.6和0.8 mm时对常规PID控制器与模糊自整定PID控制性能进行对比研究。结果表明:相比常规PID控制器,模糊自整定PID控制方法使得变桨距控制系统超调量和震荡次数显著减小,有效地避免了系统变桨冲击。     

风电机组液压独立变桨距系统的设计与分析

液压独立变桨距系统作为大型风力发电机组控制系统的关键部分,对机组的安全、稳定、高效运行具有十分重要的作用。该文简述了风力机液压独立变桨距系统的原理及特点,采用了带实时故障排除的液压冗余型电液伺服变桨距执行机构;计算分析了桨叶的驱动力矩及液压缸的负载力。     

恒定微压下微小流量的非定常流测量方法

为了精确测量微小流道中的微小流量,提出了用非定常流等效定常流进行恒定微压下微小流量测量的新方法,推导出了非定常流等效定常流进行微小流量测量时的水头适用条件.利用流体力学拉格朗日积分建立非定常流的非线性微分方程,用Matlab软件对非线性微分方程进行了数值解析,得出该测量方法的理论误差,数值结果表明在不考虑测试管段沿程阻力的条件下,被测试件过流面积与测试管断面积比值越小,非定常流与定常流条件下的测量结果差别越小.依据所提出的测量方法建立微小流量非定常流测量装置,实测结果与理论计算结果吻合良好.计算和试验表明:在满足水头适用条件且被测试件过流面积与测试管断面积比值小于3.422%时,非定常流测量方法测试精度可保证在2.27%以内.     

基于改进卡尔曼数据融合算法的温室物联网采集系统研究

针对传统温室采集精度不高、布线复杂、能耗大等问题,研究了一种基于改进卡尔曼数据融合算法的温室物联网采集系统。系统硬件主要由CC2530芯片和STM32微处理器构成,运用罗曼诺夫斯基准则对采集的数据进行预处理后,再使用卡尔曼滤波算法在协调器节点处对数据进行静态融合。选取温度作为观测量进行仿真和实验,结果表明,使用改进卡尔曼数据融合算法处理后的温度误差仅为0.089℃,处理后的数据更加接近环境真实值。改进的卡尔曼数据融合算法可以有效地提高数据采集的精度和系统的稳定性,研究结果可为数据采集技术在农业智能化方面应用提供参考。     

适应温度变化的石英晶体微天平微小颗粒测量技术

在石英晶体微天平QCM(Quartz Crystal Microbalance)表面涂敷粘性(Sticking)聚合物形成粘性薄膜QCM(SQCM),有利于实现微小颗粒的精确测量,但测量结果受温度影响较大.针对该问题,基于SQCM简谐振动力学模型的分析,建立了粘性薄膜弹性系数与温度之间的关系,有效反映温度变化对SQCM谐振角频率的影响.在-25℃~60℃温度变化范围内进行了实验测试,分别拟合了SQCM空载频-温特性曲线和带载质量灵敏度系数-温度曲线,形成查询修正的依据,从而使得SQCM测量微小颗粒具有宽温度范围的适应性和准确性.     

线圈匝数对高速开关电磁铁响应时间影响研究

线圈匝数作为高速开关电磁铁的重要参数,其值的大小会直接影响电磁铁的响应时间。过少的线圈匝数会导致电磁铁吸力不够,不能推动负载运动;过多的线圈匝数会增大电感,短时间无法使线圈电流达到最大值,同样导致电磁铁吸力不够,因此确定高速开关电磁铁合适的线圈匝数尤为重要。建立高速开关电磁铁数学模型,分析高速开关电磁铁响应时间,针对负载为20N到200N,频率响应为100Hz,行程为0.4mm的高速开关电磁铁,基于Ansoft Maxwell软件分析表明:在负载一定时,存在唯一满足响应时间最短的线圈匝数,可为实际的高速开关电磁铁线圈匝数设计提供理论依据。