基于DSMO的无位置BLDCM控制策略研究

永磁无刷直流电机(BLDCM)是多变量、强耦合的非线性系统,为改善连续域的控制方法不能较好预测系统的稳定性,提出基于离散滑模观测器(DSMO)的无位置BLDCM控制方法,并引入Sigmoid函数作为滑模观测器的控制函数,以削弱抖振;同时构建离散反电动势观测器直接提取反电动势信号,并利用李雅普诺夫理论证明其稳定性,进一步引入坐标旋转数字计算(CORDIC)算法,以提高电机转子位置的估算精度。实验结果表明,该控制策略能准确估计电机转子位置,同时削弱观测器的抖振问题,提高系统精度和可靠性。     

基于云模型的铝合金缸盖金属型铸造过程温度控制

针对铝合金发动机缸盖产品质量一致性差的问题,建立金属型铸造凝固过程数学模型,得出其具有非线性、强耦合性以及不确定性等特点,利用云模型能够实现定性定量之间的不确定性转换的特点,与PID控制方法相结合,以实现凝固过程最优温度控制。为验证控制算法的优越性,建立温度控制系统试验平台并对人工操作、PID控制以及云模型PID控制算法做对比试验。结果表明,云模型PID具有更良好的跟随能力以及更高的稳定性。     

智能仿生算法在移动机器人路径规划优化中的应用综述

随着移动机器人应用领域的扩大和工作环境的复杂化,传统路径规划算法因其自身局限性变得难以满足人们的要求。近年来,智能仿生算法因其群集智慧和生物择优特性而被广泛应用于移动机器人路径规划优化中。首先,按照智能仿生算法仿生机制的来源,对应用于路径规划优化中的智能仿生算法进行了分类。然后,按照不同的类别,系统的叙述了各种新型智能仿生算法在路径规划优化中取得的最新研究成果,总结了路径规划优化过程中存在的问题以及解决方案,并对算法在路径规划优化中的性能进行了比较分析。最后对智能仿生算法在路径规划优化中的研究方向进行了探讨。     

储能双向直流变换器单目标定频MPC策略

针对飞跨电容双向升降压变换器(FCBBC)在储能系统中的应用,提出了基于单目标定频的模型预测控制(MPC)策略。所提控制策略仅需建立电感电流单目标约束函数,并联合飞跨电容电压动态方程,即可实现对电感电流及双端飞跨电容电压的控制。相比传统MPC算法,无需对两端飞跨电容电压进行独立寻优,使系统运算量降低了80%,且保持良好的动态性能。最后,通过搭建小功率实验平台对所提控制策略进行了有效验证。     

基于定频MPC的飞跨电容储能双向直流变换器低频波动功率抑制策略

为抑制直流母线低频波动功率对储能系统的影响,以飞跨电容双向直流变换器为研究对象,提出基于单目标定频模型预测控制(model predictive control, MPC)低频波动功率抑制策略。为降低传统MPC算法的运算负荷,通过对变换器数学模型进行分析,提出一种单目标定频MPC控制算法。该算法仅需通过电感电流单目标约束函数,即可实现对系统电流及双端飞跨电容电压的控制,无须对两端飞跨电容电压进行独立寻优,极大地降低了计算量。为实现对储能系统低频波动功率的抑制,引入低频波动功率抑制算法,通过与所提MPC算法的融合,使最终控制方案能够在实现储能控制目标的前提下,具备低频波动功率抑制能力,且保持良好的动态性能。通过搭建小功率实验平台对所提控制策略的有效性进行了验证。     

基于PDR/UWB紧耦合的足绑式行人导航技术

为了解决低成本微机电惯性导航系统存在的累积误差问题,提出一种基于融合行人航迹推算(PDR)和超宽带(UWB)无线定位的实时室内行人导航系统.利用加速度计和磁强计进行初始姿态对准;考虑滤波误差估计,推导了惯性导航算法;依靠加速度计和陀螺仪的"与"逻辑进行行人步态检测;实施零速更新(ZUPT)提供速度误差观测量,利用UWB系统提供位置误差观测量;设计具有野值辨识机制的扩展卡尔曼滤波器进行数据融合.对提出的行人导航算法进行实验验证,结果表明该行人导航算法与传统定位方法相比能够有效提高行人定位精度.实验中,该行人导航算法能够获取低于0.2 m的定位误差,且稳定、不发散.     

基于梯度强化的微机器人磁场驱动建模研究

磁场驱动技术在微机器人操作领域已成为当前的研究热点。设计了一种梯度增强型磁场驱动系统,首先建立铁芯末端模型并设计末端形状,利用有限元法优化铁芯线圈参数以达到磁感应强度、磁场梯度、磁场均匀性和工作空间等系统指标要求;其次对所设计的磁驱系统进行ANSYS仿真和实验测试,得出该磁驱系统工作空间中心的最大磁感应强度为73.93 mT,工作空间中心的最大磁场梯度为8.68 T/m,与其他文献研究的梯度磁场驱动系统进行比较,性能提升明显。同时对所设计的新型磁驱系统进行运动控制实验分析,结果表明该系统能够在不同环境下对磁珠进行位置闭环控制,在不同粘度的硅油环境下驱动磁珠按预定轨迹运动的平均误差最大为0.066 mm,均方根误差最大为0.078 mm。     

基于图像分割模型的执行末端视觉跟踪策略研究

微操纵执行器末端位置的精确反馈在显微自动化操作中具有重要意义,而现有研究无法克服在复杂干扰环境下执行器末端精确跟踪的问题。针对上述提到的问题,提出一种基于语义分割模型的执行器末端位置检测跟踪方法。首先构建端到端的执行器图像语义分割模型,其次利用轮廓拐点检测算法在分割出的掩模图像中跟踪执行器末端位置,为了进一步提高算法在复杂环境中的跟踪精度及鲁棒性,利用二维卡尔曼滤波算法对遮挡情况进行处理,实现了执行器末端被遮挡时的位置跟踪。实验结果表明语义分割模型对执行器分割精度达到了62.4%,并且在复杂环境中对执行器末端位置跟踪的最大平均误差为1.51 pixels,为提升微末端执行器的操纵精度提供基础。     

基于改进航向估计的行人航迹推算研究

针对行人室内定位精度不高的问题,提出的算法包括步频估计、步长估计和航向估计.改进的航向估计算法基于四元数姿态解算并利用扩展卡尔曼滤波(EKF)修正航向角的偏差.基于提出的定位算法,构建了以惯性测量单元为核心的实验平台,结果表明:算法具有可行性,定位的置信度达到98.28%,满足实际需求.     

一流课程建设需求下的"运动控制系统"教学研究

为提升课程教学质量,响应"国家一流本科课程"建设的需要,本文以"运动控制系统"课程中现有的三相表贴式永磁同步电机控制策略为基础,通过搭建电机的数学模型,提出一种新的具有前沿性的控制策略,并通过搭建仿真平台和实验平台验证该控制策略的可行性.该教学研究不仅调动了学生的学习积极性,进一步提高学生的学习效果,同时丰富了课程内容,为建设"国家一流本科课程"提出了一种有效的实践方案.