基于三电平转差矢量控制的矿用高压变频器研究

针对煤矿井下运输设备启动冲击大,运行效率低,电能浪费严重,设计了一种基于三电平转差矢量控制的矿用高压变频器,采用十二脉波整流电路和二极管箝位式逆变电路,并以载波同相层叠调制逆变电压波形,选择基于转差频率的矢量控制方案。通过搭建高压电机变频调速Simulink系统模型,对电机的调速性能进行分析。结果表明,电机可以迅速响应负载变化,并达到稳定状态,系统具有较高鲁棒性。     

基于窗函数优化的布里渊光时域反射 仪测温精度提升研究

基于短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)算法的布里渊光时域反射仪(Brillouin optical time domain reflectometer, BOTDR)可实现快速温度检测,但存在频率泄漏和栅栏效应,导致测温精度较差。针对上述问题,在搭建STFT-BOTDR测温系统的基础上,通过窗函数和运算点数优化,抑制了STFT算法所引发的频率泄漏,实现了STFT-BOTDR测温精度提升。实验中设置时域窗口长度为1.6 m,窗口滑动步进为0.5 m,对比了不同窗函数与运算点数下的测量精度。结果表明,当采用汉宁窗且运算点数为1 024时,可实现9.6 km光纤末端温度变化的准确检测与定位,误差为1.012℃;测量精度为±2.5 MHz。而未采用窗函数时测量精度为±12.5 MHz,无法实现温度变化准确测量。研究结果为STFT-BOTDR温度检测系统精度优化提供了借鉴。     

Buck-Boost型本安超声驱动系统设计

针对常规超声设备非本质安全问题,提出了一种基于降压升压(Buck-Boost)变换器输出与多通道复用高压切换方法相融合的本质安全型超声驱动系统。首先通过计算驱动系统中储能元件的最小点燃能量来分析系统的本安性能,对Buck-Boost电路的元件参数进行了本安化研究,再设计出满足本安要求的供电单元、升压单元、切换单元和控制单元的电路结构,最后通过超声驱动平台实验验证驱动系统的实际效果,并与传统的中频变压器驱动系统进行对比。结果表明,在16~36 V驱动电压下两种系统驱动效果接近,采用灵敏超声探头检测两种驱动系统发射信号的绝对误差可控制在4 mV以内,由此判定Buck-Boost电路基本实现了超声驱动的本质安全要求,可对各类在危险环境下应用的超声波接收与发送设备提供参考。     

矿用刮板输送机双机驱动系统功率平衡研究

双机或多机协同驱动系统在实际工况中常常受到众多硬性、不可逆机械因素影响而出现功率不平衡、出力不协调、相互牵制运行等情况,导致系统运行不匀速、不稳定。针对这些问题,对双机驱动系统提出了限幅PID、磁链观测与间接转矩反馈的控制方案,建立了基于转矩闭环反馈的定子电流、转速、磁通三环矢量驱动系统模型,利用MATLAB中Simulink框图设计环境对其进行了仿真。仿真结果表明,该方案能够有效地使双电机按各自额定容量比重分配负载,达到功率平衡的运行状态。     

电液伺服比例阀控缸位置控制系统AMESim／Matlab联合仿真研究

以电液伺服比例阀控缸位置控制系统为研究对象,通过对电液伺服比例阀控液压缸系统的详细分析,建立了液压系统的动态数学模型.利用Matlab软件中的动态仿真工具Simulink,构造了电液伺服控制系统仿真模型,对其仿真.并利用AMESim和Matlab/Simulink的各自优势建立了联合仿真模型,进行了仿真分析,取得了良好的效果,并详细进行了性能分析与研究.同时分析了影响液压系统动态特性的主要因素.     

稀疏表示噪声抑制算法提升BOTDR系统信噪比的研究

针对布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,利用三维布里渊增益谱(3D-BGS)内部存在的相似性及冗余性,提出基于稀疏表示的BOTDR信噪比提升算法。通过分析稀疏表示基本原理和3D-BGS的空间域相似性,可知随机噪声能够在稀疏重构过程中作为残差被丢弃,阐明了降噪算法的可行性。利用离散余弦变换(DCT)构建初始字典,同时采用K-奇异值分解(K-SVD)和正交匹配追踪(OMP)算法进行字典及系数矩阵更新,进而实现三维布里渊增益谱(3D-BGS)的重构和降噪。仿真结果分析表明,当添加10 dBm高斯白噪声时,信噪比提升了5.26 dB。研究证明,稀疏表示算法为应用图像处理方法提高BOTDR系统信噪比供了新的思路及理论依据。     

输送带运输物料双视点测量方法研究

为了提升带式输送机输送物料流量测量的准确性,提出一种线光源辅助工业CCD相机的物料截面立体视觉测量方法;基于非接触视觉检测理论,通过研究瞬时截面面积的优化算法,利用同一测量面中上、下两视点的相机采集到的图像中激光线的轮廓特征,计算物料流的瞬时横截面积,实现输送带输送物料流量的测量。测试结果表明,测量准确率为96%以上。     

CEEMDAN-WT 降噪提升 BOTDA 信噪比研究

针对布里渊光时域分析仪(BOTDA)存在的信号噪声问题,提出一种自适应噪声完备集合经验模态分解联合小波阈值 (CEEMDAN-WT)的降噪方法。 首先,分析了 CEEMDAN-WT 算法降噪原理,基于微波扫频测量原理建立了 BOTDA 信号解调模 型,通过仿真研究验证了 CEEMDAN-WT 方法可有效去除信号中的随机噪声。 其次,搭建了 BOTDA 测温系统,在不同传感距离 和不同空间分辨率下进行了降噪效果实验验证。 结果表明,在 30 km 的传感距离和 2 m 的空间分辨率下,CEEMDAN-WT 方法 将光纤末端的信噪比提升了 8. 89 dB。 研究证明,CEEMDAN-WT 方法可为 BOTDA 信噪比提升提供一种有效方案。     

管道应力危害BOTDR分布式光纤检测系统

针对长距离地下油气管道因地质沉降导致管道应力破坏的问题,本文提出了基于布里渊光时域反射（BOTDR）原理的分布式光纤应变检测方法。理论分析了油气管道受地质沉降产生应力变化的检测原理,设计了BOTDR分布式光纤应变检测系统。通过累加平均进行信号降噪处理,同时融合列文伯格-马夸尔特（Levenberg-Marquardt）算法,改善系统测量精度。系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10km,应变最大量程为8500με,应变测量误差为±46με、重复性测量偏差为±36με,定位误差为±2m,空间分辨率为1m,满足对管道沿线受应力危害的预警需求。     

轧机液压压下系统多平台建模与仿真分析

为建立轧机液压压下系统的精确虚拟样机仿真模型,提出基于干扰观测器控制的多平台联合仿真方案,根据轧机各辊之间的动力学关系,利用ADAMS、AMESim和Simulink分别建立了轧机液压压下系统的质量弹簧机械模型、液压位置伺服系统模型和PI反馈控制系统模型,通过接口互联构建了轧机压下系统多平台联合仿真模型。设计干扰观测器对控制模型进行改造,并通过对外部干扰噪声抑制的联合仿真进行验证,表明该控制器设计能够更精确的模拟轧机液压压下系统,该虚拟样机可应用于轧机液压压下系统分析。