A novel data-driven approach to support decision-making during production scale-up of assembly systems

In today's manufacturing settings, a sudden increase in the customer demand may enforce manufacturers to alter their manufacturing systems either by adding new resources or changing the layout within a restricted time frame. Without an appropriate strategy to handle this transition to higher volume, manufacturers risk losing their market competitiveness. The subjective experience-based ad-hoc procedures existing in the industrial domain are insufficient to support the transition to a higher volume, thereby necessitating a new approach where the scale-up can be realised in a timely, systematic manner. This research study aims to fulfill this gap by proposing a novel Data-Driven Scale-up Model, known as DDSM, that builds upon kinematic and Discrete-Event Simulation (DES) models. These models are further enhanced by historical production data and knowledge representation techniques. The DDSM approach identifies the near-optimal production system configurations that meet the new customer demand using an iterative design process across two distinct levels, namely the workstation and system levels. At the workstation level, a set of potential workstation configurations are identified by utilising the knowledge mapping between product, process, resource and resource attribute domains. Workstation design data of selected configurations are streamlined into a common data model that is accessed at the system level where DES software and a multi-objective Genetic Algorithm (GA) are used to support decision-making activities by identifying potential system configurations that provide optimum scale-up Key Performance Indicators (KPIs). For the optimisation study, two conflicting objectives: scale-up cost and production throughput are considered. The approach is employed in a battery module assembly pilot line that requires structural modifications to meet the surge in the demand of electric vehicle powertrains. The pilot line is located at the Warwick Manufacturing Group, University of Warwick, where the production data is captured to initiate and validate the workstation models. Conclusively, it is ascertained by experts that the approach is found useful to support the selection of suitable system configuration and design with significant savings in time, cost and effort.     

配电网短路故障分析及其识别方法研究

分析了在不同中性点接地方式下单相接地和两相短路接地故障的相电压及中性点电压变化特征,结合三相短路和两相短路的故障特征,提出了完整的配电网短路故障识别方法。仿真结果表明,该方法具有采集的模拟量少、判据简单、运算简便的优点,具有一定的实用价值。     

某型装甲车驾驶员终端仿真训练系统设计与实现

针对部队、院校装备教学训练需求,以某型装甲车驾驶员终端为研究对象,研究并分析了某型装甲车辆驾驶员终端结构、工作原理以及对外的接口规范、标准,采用NI公司的虚拟仪表控件、MapInfo公司的MapX地图控件等控件,设计并实现了基于半实物的装甲车驾驶员终端训练系统。系统设计既能满足装备仿真训练,也可以接入实际装备,完成与实际装备的互联和通信,满足部队、院校教学训练的需要,达到了预期的目标。     

基于MATLAB环境的精确空投系统模型分析与仿真

在针对运动体运动规律仿真领域中,MathWorks公司推出的Matlab软件具有强大的功能。本文针对近年来国际上较为热门的"精确空投系统"进行了简化建模,并在Matlab/simulink环境中进行了仿真分析,得到了较为准确可靠的仿真结果。     

C~4ISR系统需求仿真组件模型研究

研究面向C4ISR系统需求验证中的仿真支持过程,针对不同阶段、不同领域的需求仿真和重用问题,通过C4ISR系统需求的仿真概念模型,从系统功能、作战活动和系统状态等不同侧面抽象描述需求仿真的特性,建立了面向仿真的C4ISR系统需求组件模型,并用案例分析了C4ISR系统需求仿真组件模型的可行性。     

四旋翼无人机的系统模型与辨识

研究无人机系统优化控制问题,为实现四旋翼微型飞行器的自动控制飞行,需要得到正确的系统模型参数,实现精确控制。子空间辨识法可以直接地反应出多输出多输出系统模型,算法比较容易实现。首先从四旋翼的力学模型出发,建立了在小角度假设下的线性系统模型,并首次将子空间辨识方法运用到四旋翼飞行器的辨识中。用仿真实例实验,假设飞行器在缓慢上升过程,采用由子空间辨识方法获得的系统模型输出与原系统在同样输入条件下的输出进行了比较。结果表明在假设条件下的辨识具有可行性,为中旋翼无人机优化控制提供了依据。     

基于模糊控制的汽车主动悬架系统仿真研究

汽车悬架直接影响汽车在行驶过程中抑制不平路面对车身的冲击力及车身倾斜度,传统被动悬架遇冲击自动调节能力较差,抗振能力不强,针对上述问题,通过对悬架受力特点分析,建立了1/4车体二自由度主动悬架数学模型,结合自动控制理论,设计车辆的主动悬架模糊控制器,利用MATLAB/Simulink模糊工具箱对其进行仿真,在相同输入的情况下,对主动悬架与被动悬架模型部分性能参数分析比较,仿真结果表明采用此模糊控制器的主动悬架在提高车辆乘坐的舒适性和操纵的稳定性方面明显优于被动悬架。实验证明,研究结果对汽车主动悬架系统的设计具有一定参考价值。     

曲线运动SAR成像算法研究

研究合成孔径雷达曲线运动时的优化成像质量问题。提出了一种结合了惯导加速度参数和根据回波数据两种运动补偿曲线运动合成孔径雷达成像算法,提高了成像质量。首先研究了合成孔径雷达曲线运动时的目标模型,分析了惯性导航系统的原理,并以频谱分析的子孔径成像为基础,加入运动补偿等辅助处理。进行仿真,根据一组仿真参数和曲线轨迹生成仿真回波数据,证明仿真成像算法的有效性。系统运算简单,可为曲线运动时的合成孔径雷达实时信号处理系统系统设计提供依据。     

失速型风力发电机的建模与仿真研究

研究风力发电机系统优化控制问题,对风力发电进行设计,应通过风能带动发电机发电。但风力发电机组模型存在高阶、非线性问题,考虑因素很多。传统方法缺乏总体性能分析。为解决上述问题,建立了包括风力发电机组气动性能、传动系统部分和感应电机部分的一种新的较完善的失速型风力发电机组的动态数学模型。应用在MATLAB软件上,以数学模型为基础搭建了失速型风力发电机组数字仿真模型。并以稳态风速和动态风速为例,对600千瓦失速控制型风力发电机组进行了仿真计算。试验结果表明模型的正确性,为风力发电机组的进一步优化设计和优化控制等均提供了科学依据。     

嫦娥三号着陆控制研究与软件仿真

嫦娥工程分为3个阶段,目前已经进行到第二阶段,即发射可在月球表面软着陆的登陆器,这便是嫦娥三号的主要任务。为了保证登月探测器在月球表面平稳地降落并且能够有效应对外太空环境下各种因素造成的干扰,需要对控制方案进行深入的研究和认真的设计。选择非线性变结构控制与状态反馈相结合的办法设计控制方案,设定关于系统高度、速度以及加速度等状态变量的性能指标,通过对相应的哈密尔顿函数采用极小值原理来得到变结构控制的相关输入,从而完成控制方案的数学模型。使用Simulink软件对所得到的数学模型分别在理想的情况以及存在干扰的情况下进行仿真,并且得到了满意的仿真结果。所设计的控制方案有一定的可行性,但因为大多数工作只是理论层次的分析,因此还需要进一步的研究。