刚性航天器的预定义时间滑模控制

针对刚性航天器在姿态跟踪控制中存在的系统不确定及外界干扰等问题,提出了一种预定义时间滑模控制器(PTSMC).首先,给出了以四元数为姿态参数的航天器姿态跟踪控制系统,利用误差四元数和误差角速度设计了预定义时间滑模面.然后,考虑了航天器系统的不确定性和外界干扰设计了一种非保守上界的PTSMC,并通过边界层技术降低了系统抖动.最后,通过设计Lyapunov函数,证明了所提出的控制器的预定义时间稳定性和系统收敛时间上界的非保守性.仿真结果表明,刚性航天器的姿态跟踪误差精度可达1.5×10-6 rad,角速度跟踪误差精度可达2×10-6 rad/s.与现有的预定义时间控制器相比,所提出的控制器的稳定时间上限是更加非保守的,与传统PD控制和非奇异终端滑模控制相比,所提出的控制器具有更高的跟踪精度和鲁棒性.通过3自由度气浮平台的姿态跟踪实验进一步说明了控制方案的有效性,其中角度跟踪误差小于0.1 rad,位置跟踪误差小于0.2 m.     

灭火器阀门自动化加工系统的设计与优化

基于灭火器阀门加工过程中环境恶劣、效率低等问题,设计了一套灭火器阀门自动化加工系统。首先,根据加工工艺,确定了灭火器阀门加工的整个系统结构,分析了整个系统的运行过程;其次,对该系统的棒料传输和检测单元、机器人棒料运输单元以及棒料接料单元进行了三维图的详细设计和分析;之后,基于三菱PLC进行控制系统设计,绘制各单元的控制流程图,并编写了控制程序;最后,在现场安装整个自动化加工系统并进行调试,测试整个系统的运动功能和效率;从现场的运动效果来看整个系统运行稳定且比人工效率提高75%,满足设计需求。     

碱土元素改性燃料对其燃烧NO_x减排研究

烧结过程中的NO_x主要来自燃料,有限的低N燃料储量限制了源头减排技术的应用。采用含钙、镁等碱土元素物质改性燃料,降低燃料燃烧过程中N的转化率,从而实现NO_x的源头减排。研究结果表明:含钙、镁物质均能有效地降低燃料燃烧过程中N的转化率。其中,含钙物质中铁酸钙催化效果最好,含镁物质中硫酸镁催化效果最好;与基准相比:CaO·Fe_2O_3添加量为3.0%时,NO_x排放量和N转化率分别降低41.92%和42.02%;MgSO_4添加量为1.0%时,NO_x排放量和N转化率分别降低28.89%和29.01%。     

基于机器视觉的航空铆钉尺寸检测技术

航空铆钉的尺寸偏差会增加航空事故发生的可能性。为了实现航空铆钉尺寸检测的高精度与智能化,提出一种基于机器视觉的航空铆钉尺寸检测方法。通过边缘检测算法对铆钉进行自动识别与检测,可减少航空铆钉尺寸的误差。基于航空铆钉产品规范,分析得出各项尺寸参数要求与事件流程,使用OpenCV作为开发平台,采用阈值分割算法与分水岭算法进行图像分割;同时,通过平滑处理、形态学、轮廓提取算法完成图像处理。实测结果表明,在±0.005mm精度下,铆钉尺寸检测结果与实际值的吻合度达到90%以上。     

基于斯特林制冷机的文物恒湿展柜设计及实验研究

博物馆文物保存过程中相对湿度对文物的影响尤其重要，因此针对目前小型展柜广泛采用的半导体制冷存在制冷量小的缺点，结合斯特林制冷机制冷量大、寿命长、安全可靠等优点，设计并搭建了一台基于斯特林制冷的文物恒湿展柜装置，实现对微环境中相对湿度的精确调节。将斯特林制冷机的冷头置于优化设计的水槽中用于控制水温，采用空气与水直接接触的方式控制展柜内空气湿度。结果表明：使用散热片以及小型循环水泵可以大幅提升冷头与水之间的换热效率；合理的风机控制策略可以有效提升展柜湿度调节速度，维持湿度稳定，降低系统能耗；展柜内的相对湿度在45.0%～65.0%之间连续可调，并能保持稳定。     

质量和成本约束下CSP-T和Spk集成过程控制方案

多水平连续抽样检验方案(CSP-T)是在线过程质量控制工具，但该方案的第一类风险和第二类风险都较高，且不能满足成本约束。提出了CSP-T和过程良率指数(S_pk)集成过程控制方案，该集成方案在满足质量约束的同时，以最小成本运行，并将两类风险控制在既定水平。建立了极限检验能力下的最优CSP-T方案，依据数据的计数特征驱动质量控制方案运行。基于S_pk估计的精确分布建立了风险控制方案，依据数据的计量特征驱动风险控制方案运行。质量控制方案和风险控制方案是独立互补关系。相比于CSP-T方案，检验工作量没有增加。企业案例验证了集成控制方案的可行性和有效性。