基于多轴联动的航天器带动力风洞实验控制系统设计

针对当前航天器带动力风洞实验控制系统受动态性能和稳态精度的影响,导致航天器中心偏离风洞轴心距离控制误差较大,上旋翼所能承受压力与实际值不符的问题,设计基于多轴联动的航天器带动力风洞实验控制系统;采用PROFIBUS现场总线方式,设计控制系统总体结构;使用伺服电机模块,控制启停指令,以西门子S7-300 PLC为主站设计现场控制器,研制一种航天器风洞测试支撑装置,并将迎角机构安装在模块化分层结构中;利用多轴联动控制器,采用RS-232串行通信原理,根据负载惯量选择2 kW伺服驱动器,实现伺服电机紧急停车,完成控制系统硬件设计;计算多轴联动随动控制动态目标位置,使用柔性bang-bang控制,消除系统动态性能和稳态精度的影响,在误差数据支持下,设计实验控制流程,完成控制系统软件设计;实验结果表明,该系统控制航天器中心偏离风洞轴心最大偏离距离为0.32 mm,最小为0.05 mm,与实际值一致,且上旋翼所能承受压力控制误差仅为0.02％,具有精准控制效果.     

煤矿井下直流杂散电流的研究

杂散电流所造成的电机车钢轨及其附近的埋地管线的腐蚀、人身触电和对通信系统的干扰等问题日益凸显出来。文章通过建立电机车简单的单边供电模型,在合理的假设前提下推导出了杂散电流的计算公式,并应用Matlab仿真软件对推导出的公式进行仿真分析。仿真分析结果表明:在单边供电的区间内,随着距电机车距离的增大,杂散电流先增大后减小,在供电区间的中点达到最大;过渡电阻和轨道纵向电阻率对杂散电流泄漏影响很大;供电距离和供电电流对杂散电流的影响次之。     

基于多质点模型的动车组精准停车自适应控制

精准停车是列车自动驾驶系统的关键技术之一, 有助于提高乘客上下车效率, 降低列车停站晚点风险. 本 文针对动车组精准停车问题, 建立动车组多质点非线性动力学模型, 处理各节车厢因随机且未知的乘车人数分配不 同的制动力. 在此模型的基础上, 利用动车组运行过程中的状态偏差, 设计自适应控制器. 针对模型动态非线性和参 数的未知性, 设计参数的估计律, 对参数值进行实时估计. 根据输入–输出稳定性理论, 通过构建含参数估计误差的 Lyapunov函数, 证明自适应控制算法的渐近稳定性. 仿真结果表明: 基于动车组多质点模型, 参数自适应控制器分配 不同的控制输入给复合控制单元进行协调制动. 该控制方法在实现动车组平稳运行的同时, 使得停车误差在±5 cm 以内.     

基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制技术

为解决由视线倾角、视线偏角过大造成的飞行器对接存在误差的问题,实现飞行器交会轨迹的精准对接,提出基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制技术。建立空间参考坐标系,根据轨道根数计算结果,推导动力学状态方程,实现对飞行器交会对接过程中的动力学作用分析。按照雷达测距原理,计算飞行器的理论飞行时长及雷达装置作用距离,再联合相关参数指标,确定精度极限的取值范围,实现基于雷达测距的对接误差控制。在三坐标测量机结构模型中,定义飞行位姿拟合条件,再根据位姿误差求解结果,实现对误差参数的补偿修正处理,完成基于雷达测距的飞行器交会对接误差补偿控制方法的设计。对比实验结果表明,应用所提方法可以同时将视线倾角、视线偏角的取值控制在0°-45.0°的数值范围之内,能够较好解决飞行器错误对接的问题,符合精准对接飞行器交会轨迹的实际应用需求。     

基于PLC技术的机电一体化数控机床运行控制研究

针对传统机电数控机床运行控制效果不佳，导致加工精度较低的问题，提出基于误差补偿技术和ARM平台，构建一个基于PLC技术的综合误差实时补偿系统。首先，分别对数控机床温度和机床参数进行采集和存储；然后通过训练的BP神经网络进行误差计算，以建立机床-几何-热切削力的综合误差模型；最后利用误差补偿方法计算当前时刻误差补偿值，并发送至机床PLC实现误差实时补偿。实验表明，通过本系统可直观监测机床加工状态，实现误差补偿参数设置。QLM27100型机床测试中，曲面1的最大误差和平均误差分别为84.6μm和39.74μm;曲面2的最大误差和平均误差分别为52.81μm和13.17μm,对比于曲面1,曲面2的误差更小，测量精度更高。由此可知，本系统在机床加工中可减小误差，提升加工精度，实现机电一体化和智能化控制。     

基于嵌入式技术的风洞模拟测控系统设计

传统风洞模拟测控系统容易受到测试位置干扰,导致控制效果不佳,针对该问题,提出了基于嵌入式技术的风洞模拟测控系统设计;在系统硬件部分,根据IEEE1588标准,设计总线,在印刷电路板PCB上,确定布线层的层数,避免线路串扰;使用AT91 RM9200驱动模块控制开关,并在系统中嵌入测量仪器和执行机构;在系统软件流程设计过程中,通过嵌入模拟不同湍流特征脉动风场,结合PID算法,设置阈值并计算风洞模拟数据偏差值,通过调节积分控制风洞模拟测控系统的运行;由实验结果可知,该系统静风状态下,与实际情况最大误差为0.01 cm;吹风状态下,与实际距离横向最大相差0.01 cm,纵向相差0.01 cm,具有精准控制效果.     

带有温度补偿的超声波测距仪的设计

距离是在不同场合和控制中经常需要检测的一个参数,人们一直都在研究和探讨实现距离测量的最佳方法;介绍了一个基于STC89C52单片机的超声波测距系统,该系统包括超声波发射电路、接收电路、温度补偿电路、显示电路和相应的软件,通过硬件设计和软件编程来实现测距的功能;与传统的测距方法相比,该系统设计了温度补偿电路,从而消除了环境温度对声速的影响,试验和误差分析显示其最大量程为6m,误差被限制在允许的范围内;实际应用结果表明,该测距系统运行稳定可靠,测量精度高,所以,所用的技术和方法具有一定的实用性和推广价值。     

矿井电机车安全防护系统设计

针对现有煤矿井下电机车安全控制不能有效防止闯红灯、追尾和相撞的问题,设计了一种矿井电机车安全防护系统。该系统采用射频无线通信技术,利用信集闭信号控制电机车安全运行,实现了闯红灯报警、车辆距离提示和超速行驶控制等功能。实际应用表明,该系统提高了电机车运输的安全性,大幅降低了运输事故发生率。     

基于FPGA的铁路电力行波故障定位装置设计

针对铁路运输系统中输电线路故障测距和定位效果不佳的问题，提出基于FPGA的铁路电力行波故障定位系统装置。首先，基于暂态行波方法进行故障性质判断，并采用行波信号采集装置进行信号采集；然后利用模极大值算法进行故障特征提取，并通过模量波速时差分段法求出故障距离，从而实现电力行波故障准确定位。仿真结果表明，在铁路线路长度为60 km的状况下，本方法的绝对误差和相对误差分别控制在100 m和0.12%范围内，适应性极强；故障初相角仿真模拟中，故障初相角测距中的绝对误差始终低于80 m,测距误差较小。在不同故障类型测试中，提出故障测距方法的距离误差控制在100 m范围内，测距精度较高。最后在不同故障类型、故障距离和时间差的条件下，本装置的故障距离绝对误差均稳定在200 m范围内。由此可知，设计的故障测距定位装置具备操作性和稳定性，核心故障测距算法提高了电力行波故障定位精度，满足系统设计需求。     

矿用电机车永磁同步电动机无位置传感器低速稳定控制

为改善矿用电机车内置式永磁同步电动机无位置传感器低速控制的稳定性,提出了一种改进脉动高频电压注入法。该方法将高频正弦电压信号注入到估计的同步旋转坐标系直轴上,利用低通滤波器对交轴高频电流进行处理,获得含有转子位置角估算误差的信号,再将该信号输入龙伯格观测器,获取估算的转子位置信息。仿真和实验结果表明,该方法在低速段能准确估算转子位置角和转速,使电机车在低速段能平稳启动、运行和停车。     

高速列车自动驾驶优化算法

为实现列车在自动驾驶下的高效率运行,在分析列车不同阶段运行情况的基础上,以停车阶段为重点,应用层次分析法,得出该阶段各性能指标之间重要性比较的定量描述以及停车控制综合性能指标的评价函数,设计出在线运行控制的模糊操纵规则。依据规则进行多次列车的离线模拟运行,对不同等分区域划分和起始制动点选取方案进行专家打分,得到性能指标最优的停车操纵方案。最后以VC++为平台设计仿真系统,验证控制算法下列车运行具有良好的停车精度、舒适性和节时性。     

kinect深度数据随机跳变误差分析及修正算法研究

采用微软空间扫描设备kinect的测距数据会产生随机跳变误差现象。通过分析误差原因及实验验证了跳变误差随距离增加曲线上升的特点。为修正该误差设计了一个基于像素滤波技术的误差修正算法。在kinect有效距离内连续观测三个待测物的空间深度数据和滤波数据。经实验验证在使用10帧深度数据可以将跳变误差在1.5m以内的跳变误差控制在5mm以内;1.5~3m以内的随机跳变误差控制大部分在10mm以内;超过3m的随机误差均匀分布在25mm以内。     

kinect深度数据随机跳变误差分析及修正算法研究

采用微软空间扫描设备kinect的测距数据会产生随机跳变误差现象。通过分析误差原因及实验验证了跳变误差随距离增加曲线上升的特点。为修正该误差设计了一个基于像素滤波技术的误差修正算法。在kinect有效距离内连续观测三个待测物的空间深度数据和滤波数据。经实验验证在使用10帧深度数据可以将跳变误差在1.5m以内的跳变误差控制在5mm以内;1.5~3m以内的随机跳变误差控制大部分在10mm以内;超过3m的随机误差均匀分布在25mm以内。     

一种RFID定位的无人驾驶车辆精准停车制动辅助系统

为了解决轨道交通无人驾驶技术的精准停车问题,采用RFID技术对轨道上的车辆进行高精度定位,并提出一种适用于轨道交通无人驾驶车辆精准停车的分级减速制动方案和轨道交通无人驾驶车辆精准停车制动辅助系统.该系统为车身智能控制系统提供用于精准停车的减速制动辅助信息,大大降低了轨道交通无人驾驶实现精准停车的难度.     

基于大数据聚类的智能探测机器人运动控制系统设计

为了减小智能探测机器人运动轨迹误差,实现精准控制,提高智能探测机器人运动控制效率,设计基于大数据聚类的智能探测机器人运动控制系统;采用TMS320LF2407A主控芯片,集成650 V功率管,在电感电流断续模式下工作,提供系统驱动能量,设置光电耦合器,处理控制信号发射,调整控制电路内部电流关系;选用6ES7214-1AG40-0XB0控制器以及信号和通信模块扩展,控制机器人运动轨迹,结合内部驱动装置,整合运动数据信息进行存储,实现运动控制系统硬件结构设计;通过调节程序开始数据,结合内部脉冲数据,构建软件平台管理模块,获取机器人运动轨迹数据;采用大数据聚类技术,建立控制系统大数据分布结构模型,模拟非线性时变LFM控制信号,提取特征并聚类运动轨迹数据,获取精准运动轨迹数据,减少运动轨迹偏差程度,完成运动控制系统软件设计;实验结果表明,基于大数据聚类的运动控制系统的运动轨迹误差较小,能够有效实现精准控制,提高运动控制效率.     

基于北斗卫星的GPS轨迹数据异常双频定位方法

当前GPS轨迹定位方法均采用单频定位,在数据异常情况下不能保障定位精度,故此提出一种基于北斗卫星的GPS轨迹数据双频定位方法研究。先基于北斗卫星的定位原理建立用于空间几何距离测量和地面监测点精准定位的数学模型,并确定出伪距和载波相位的观测值的权重;利用北斗卫星确定出标的物的空间几何距离,及空间位置信息;由于定位系统本身及大气电离层的影响,得到空间定位信息内包含有误差项,基于北斗卫星系统可以修正GPS轨迹误差项和异常数据,实现对标的物位置信息的精准定位。测试数据表明提出定位方法的精度更高,综合定位偏差值为0.56%,同时定位误差的均值和方差控制表现更好。     

模糊预测-PID复合控制在高速列车制动中的应用

为解决高速列车的快速、准确、舒适停车问题,分析并建立了列车制动的牵引力模型;综合考虑列车制动过程中舒适度因素的影响,提出了带有舒适度约束条件的模糊预测-PID复合控制方法。该控制方法结合了模糊预测控制以及模糊PID控制的优点,使列车制动过程的控制没有死角,控制状况始终处于最优。在制动距离较大情况下采用模糊预测控制修正控制量,优化制动力,使制动过程满足舒适度要求;在距离较近的情况下,采用模糊PID实现列车的准确停车。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。     

基于PSD传感器的炸点三维坐标测量方法研究

针对野外炸点空间三维坐标测量的问题,提出了基于二维PSD位置传感器的炸点位置测量方法,构建了基于二维PSD位置传感器的炸点三维坐标测量系统;基于双目视觉原理建立了炸点空间三维坐标测量数学模型;研究了被动探测系统在野外远距离下的标定技术;通过系统误差分解传递,分析了各参数的误差;在Matlab中分别绘制了炸点位置坐标3个维度的误差分布图,并分析了测量系统误差随炸点实际位置变化的分布情况;根据误差分布图得到了在理论100 m测试距离下X坐标最大测量误差约为0.292～0.303 m,Y坐标最大测量误差约为0.251～0.371 m,Z坐标最大测量误差0.270～0.336 m;最后通过静爆实验对测量方法正确性、被动探测系统标定技术可行性和测量系统功能性进行了验证,结果表明测量系统响应速度快且功能正常,被动探测系统标定技术具备可行性且操作方便,可适用于野外炸点位置的快速测量。     

多传感特征融合的空调送风温度模糊PID控制方法

为了在不降低室内环境舒适度的前提下减少空调能耗，需要对空调送风温度进行合理控制，提出多传感特征融合的空调送风温度模糊PID控制方法。在分析空调系统结构的基础上，建立多传感器采集拓扑网络，通过欧氏距离构建相似性矩阵，获取不同传感器的支持度，使用加权自适应算法对多传感特征信息进行融合，得到室内环境温度控制信息。利用自适应模糊PID算法，以误差和误差变化率作为室内环境温度的模糊控制规则参数调整依据，通过均方差得到风机转速控制数值，以此实现快速调整和精准控制空调送风温度。测试实验表明，所提方法响应速度快、超调小、成本低，可有有效为空调节能降耗提供基础理论支撑。     

基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制研究

多轮轮毂电机运行参数具有不确定性,因此难以精准计算电机协调控制量,所以设计基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制方法。搭建多轮轮毂电机数学模型,在该模型下实时采集多轮轮毂电机转速、位置等运行参数,并计算电机协调控制量。装设PID神经网络协调控制器,利用PID神经网络算法生成协调控制指令,从转速、转矩等方面实现多轮轮毂电机的协调控制。测试结果表明,在所提方法的协调控制下,多轮轮毂电机在空载和负载工况下的转矩控制误差降低了21.25r/min和25.7r/min,转矩控制误差降低了6.55N·m和17.45N·m,电机运行平衡度有所提升,多轮轮毂电机协调控制效果更好。