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第三届全国智能检测与运动控制技术会议

第三届全国智能检测与运动控制技术会议

  • 召开年:2006
  • 召开地:上海
  • 出版时间: 2006-08-11

主办单位:中国人工智能学会

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  • 摘要:在伺服驱动控制系统中,电流检测是一个关键环节:通过获取直流母线电流构成短路保护,以保证逆变器安全;量测用电机相电流构成电流反馈控制和电机过载保护,以提高电机驱动系统性能。经典的电流检测方法是应用电流传感器检测电流,但较贵的传感器使得系统成本增加。另一种方法是利用多个廉价的线性电阻获取电流信息,但在硬件受限的条件下,有时也难以实现。从降低系统成本、减小体积出发,用单电流检测技术获取电机与驱动系统电流信息的方法成为一种有效方式。本文在分析互补PWM模式下逆变器换流基础上,提出空间矢量PWM(SVPWM)控制方式下交流电动机相电流重构技术。该技术用一个线性电阻采样逆变器直流母线电流,根据逆变器所处开关状态和三相电流关系,计算出各相电流,实现交流电动机的相电流重构。
  • 摘要:随着电力电子技术和数字控制技术的发展,交流传动取代直流传动具有明显的优越性,各种通用的和高性能的交流传动控制系统相继诞生。但是,由于交流电机的非线性多变量耦合性质,研究其控制策略引起许多专家和学者的兴趣,且取得了许多成果。目前,交流传动控制较先进和热门的方法是矢量控制和直接转矩控制,特别是直接转矩控制法受到国内外学者的关注,通过理论分析和实践检验仍存在各自的优缺点。
  • 摘要:三相永磁同步伺服电动机是从绕线式转子同步伺服电动机发展而来的。它用强抗退磁的永磁转体代替了绕线式转子,兼有体积小、重量轻、低惯量、效率高和转子无发热问题的特点。因此它一经出现,便在高性能的伺服系统中得到了广泛的应用,例如工业机器人、数控机床、柔性制造系统以及各种自动化设备等领域,传统的PMSM系统采用速度环和电流环的PID控制,但在负载波动较大或对速度转矩控制控制精度较高的场合,传统的PID控制很难满足要求。本文提出采用免疫PID的控制方法,改善PMSM的动态性能,提高它的抗干扰能力。
  • 摘要:H∞鲁棒控制理论在电磁轴承的控制中表现出优良的起浮性能、抗干扰能力和鲁棒性,采用该控制律的磁轴承系统在起浮过程和受到扰动情况下的性能均优于PID控制。无轴承电机是为实现超高速和大功率应用,把磁轴承中产生径向力的绕组绕制在原来电机定子绕组上,两者具有较类似的悬浮机理和数学模型,因此研究无轴承电机的H∞控制具有重要的理论和实际意义。本文对H∞控制下无轴承永磁同步电机悬浮性能有关的因素进行了仿真研究,为进一步提高控制器的悬浮性能、鲁棒性和抗干扰能力提供了参考。
  • 摘要:在热处理生产中,许多控制要求具有实时性,即对现场的各种现象做出快速反应。例如在高频淬火过程中必须及时测量淬硬层深度,并以此来调整高频淬火工艺,从而获得合格的产品。近年来,笔者在钢铁件淬硬层深度的电磁无损检测方面做了一些工作,研制了DWY-1型电磁无损检测仪。然而在数据处理、数学建模上却遇到了许多难题,特别是不同的材料不同的热处理工艺其矫顽力与淬硬层深度之间的关系不同,需要事先建立知识库,从而无法实现实时在线检测。为此,我们采用人工神经网络建立矫顽力与淬硬层深度之间的映射关系实现了钢铁件淬硬层深度的实时在线无损检测。人工神经网络因其具有高度的非线性映射、快速并行分布处理、容错性、自组织和自学习等能力,是一种新颖的建模工具。它不像专家系统那样需要事先建立知识库,知识的获取只需足够的训练样本,训练合格的网络将知识存储在权系数中,人工神经网络能够模拟现实系统复杂的输入输出关系,具有很强的非线性建模能力,因而得到越来越广泛的应用。前馈网络和反馈网络是两种典型的网络,其中前馈网络主要用于实现输入与输出的映射和函数逼近;反馈网络主要用于获得联想存储和优化计算。而BP网络与RBF网络是两种典型的前馈网络,但BP网络存在着收敛速度慢、易陷入局部极小等缺点,尽管BP网络中引入了遗传算法、模拟退火算法、调整动量因子等算法,但是BP网络用于在线检测还是存在着弊端。因此,本文应用了无论从逼近能力还是学习速度方面均优于BP网络的径向基函数网络RBF(Radial Basis Function),并且利用网络完成了电磁无损在线实时检测中的定量识别;为了加快在线检测的速度,本文利用了改进的Gram-Schmidt正交化方法优化网络结构。
  • 摘要:基于Web的测控系统包括Web服务器、服务器组件、数据库服务器和浏览器四要素。基于Web的测控系统主要是改变传统的控制信号、数据信号的获取与传输机制,控制界面主要在浏览器中显示,而不是传统的专用控制界面。为加快基于Web的测控系统的开发和应用,本研究建立并拓展基本测控组件库,包括趋势图、棒图、波形图、频谱图、瀑布图、极坐标图、波德图等图形,还有各种表头、按钮、开关等。同时利用TCP/IP技术,完成服务器组件与客户端组件之间数据通信问题,在实现过程中,将数据源与组件捆绑,完成指定的测控任务。
  • 摘要:近年来随着信息技术的迅猛发展和应用,推动了各行各业的技术进步,也向传统教育提出了严峻的挑战,推动着一场新的教育(尤其是高等教育)革命。远程教育特别是以网络为主要载体的现代远程实验教学,顺应了这一趋势,给学生随时获取新知识提供了便利和强有力的支持。本文研究是在现代交/直流调速实验系统的基础上,结合电力电子技术、计算机技术、网络通信技术,实现由单机控制、多机控制到远程控制。该系统突破了传统意义上地理空间的束缚,实现远程控制和异地操控,使学生在完成交/直流调速系统实验内容的同时,熟悉和掌握了交/直流调速在远程网络计算机控制系统中的应用。
  • 摘要:近年来,虚拟仪器技术在航空、航天、航海、通信、汽车、半导体、生物医学等众多领域得到了广泛应用,从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测控和工业自动化,从大学实验室到工业现场,从探索研究到技术集成,可以发现虚拟仪器技术应用的很多实例。国内外学者对此作了很多的研究工作,也发表了不少相关文章或论文,但在运动控制方面,却探讨的不多。因此,笔者想就虚拟仪器技术在步进电机控制系统中的应用,谈谈自己的一些初步探讨和体会。
  • 摘要:数控技术正以前所未有的深度和广度深刻影响着广泛的制造业领域的发展方向,正在给制造业带来革命性的变化。而数控技术的核心是数控系统,数控系统的发展方向在很大程度上决定着数控技术的发展方向。随着数控技术的不断发展,传统数控系统由于其采用专用的、封闭式的体系结构,已不能适应当今制造业市场变化与竞争,也不能满足现代制造业向信息化、敏捷制造模式发展的需要。这就迫切需要开发具有开放性、性能稳定、价格低廉的新型数控系统。当今,随着计算机技术的高速发展,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求,最重要的就是体系结构的开放化,设计生产开放式的数控系统。
  • 摘要:利用移动终端进行地理位置定位是近年来移动通信应用发展的新方向。移动定位服务是利用移动通信特有的定位功能,配合短消息等服务确定移动终端用户所在的地理位置(经纬度坐标数据),从而提供用户所需的位置信息,并可根据用户的位置提供相关地理信息服务。如对当时道路车站、酒店、银行商场等项目的位置进行查询。同时,可根据对所需对象的地点的条件选择,可实现从现有位置到目的地之间的最佳自驾路线及公交换乘方案的选择。这给出门人及时准确把握方位,提高办事效率起到良好的向导作用。因此具有极大的研究价值和应用前景。通过GSM移动通信网传输监控定位数据有三种方法;利用话音通道传输;利用短消息业务(SMS)传输;利用改进的GSM高速数据通道传输。
  • 摘要:在运动控制系统中,由于被控对象的时变性、非线性和不确定性,传统的PID控制难以取得很好的控制效果,将先进控制策略和传统PID控制相结合是解决上述问题的一种有效途径。近年来出现了一些新的控制算法,如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。模糊控制器不要求确定受控对象的精确数学模型,而根据控制规则组织控制决策表,由控制决策表决定控制量的大小。这种将模糊控制器和传统PID控制相结合的控制策略,使系统具有模糊控制的灵活性和适应性强的优点,又具有PID控制精度高的优势。
  • 摘要:JSP是Java Server Pages 的缩写,是由Sun 公司于1999年推出的一种动态网页技术。JSP是基于Java Servlet 以及整个Java 体系的Web 开发技术,利用这一技术可以建立动态的、高性能的、安全的、跨平台的先进动态网站。在JSP中可以通过调用JavaBeans 或直接嵌入Java代码实现Java技术与HTML等形式的页面的结合,实现网页与客户端及服务器端的交互。这种用动态网页技术实现的交互形式在访问服务器的文件及数据库的层次上比较成熟的,这主要应用于信息网络中的用户登陆及查询系统中,如电子商务等。然而,在控制网络中动态网页的交互行为必须深入到设备及的硬件层次,也就是说,需要通过网页访问服务器端的设备信息。本文提出了一种用JSP技术实现的基于WEB的新的串口通讯方法,该方法使得在Java环境下开发基于J2EE架构的高性能的控制网络成为可能。
  • 摘要:塑料包装行业是随着机电技术的进步和塑料加工工艺的发展而发展起来的,并逐步形成为一个独立的工业部门。上世纪六七十年代后,许多塑料原料已能大规模生产,塑料制品代替金属、木材、玻璃、纸、纤维等材料制成的产品,在国民经济各部门和人们生活各个领域的应用越来越多。需求的不断增加使得中国塑料包装机械发展很快、生产出来的品种也越来越多,大多已能供应国内塑料制品加工装备的需要,随着技术的不断更新,近年来以伺服系统为主要执行元件的塑料机械,以其速度快、效率高、能耗低、控制水平完善、性能稳定等优点迅速成为市场主流机型,并加快国产塑机自动化水平的进程。随着市场竞争的日趋激烈,用户对所需产品提出了更高的技术和更合理的性能价格比的要求。伺服系统以其出色的性能完成了对产品的加工过程、加工工艺和综合性能的改造,并在工业领域中得到了非常广泛应用。
  • 摘要:自1986年美国学者M.Divan提出直流谐振环新概念以来,在三相PWM变流器方面得到广泛应用。特别是近年来,在高功率因数的逆变器研究方面,具有谐振直流环的SVPWM逆变器以其功率因数高,能量可以双向流动,输出交流电压谐波分量小以及在采用谐振直流环的软开关技术以后,在很大程度上解决了变流器中功率器件在硬开关工作中所引起的电磁干扰、开关损耗大、器件承受较大开关应力等问题的优点倍受研究者的关注。本文在分析研究并联谐振直流环(PRDCL)DC-AC变流器的拓扑基础上,在其控制策略方面作出了一定的研究。
  • 摘要:高速、高精度始终是数控技术追求的目标。在高速加工中,必须要求各运动轴能在极短的时间内达到给定的速度并能在高速行程中瞬间准停。如果仅从时间上去考虑缩短过渡过程,而不对机床的加减速动态过程进行合理的控制,必将给机床结构带来很大的冲击。随着计算机总线技术越来越成熟,数控系统也由固定模式发展为具有开放性结构,能方便用户进行客制化重组的柔性模式。结合数据库原理,将影响系统过渡过程的加减速曲线,采用变结构控制方式,能有效提高数控机床的动态性能和稳态精度。
  • 摘要:本系统为汽车方向盘模架生产控制系统,改造前的系统采用继电器控制,不仅系统生产效率低,而且抗干扰能力低,故障率很高。为了提高生产效率,满足汽车零部件日益增长的需要,对汽车方向盘模架的控制系统进行PLC改造。
  • 摘要:一般三相无刷直流电机是在定子上安装位置传感器来检测转子相对于定子所处的位置,并根据检测到的位置信号来决定电机换相输出。因此需要在电机上安装三个霍尔传感器来检测转子位置,不仅增加了电机工艺的复杂性,而且增加了电机成本和电机故障率,也增加了几根位置传感线到控制器上,给电动机整机安装带来不便。三相无位置传感器无刷直流电动机控制系统不需要在无刷直流电机上安装位置传感器,它检测三相无刷电机的三相电机线上的反电动势,根据此反电动势信号来通过DSP计算出电机转子目前相对于定子的位置,进而决定电机换相输出,因此省去了一般无刷直流电机上的三个霍尔位置传感器,从而减少了电机成本和故障率。在本文介绍的控制系统中,采用TMS320LF2407A DSP芯片作为控制器。该芯片内部集成了前端采样A/D转换器和后端PWM输出硬件,将DSP的高运算能力与面向电机的高效控制能力集于一体,具有电机控制方面无可比拟的优点。
  • 摘要:信息时代的高新技术流向传统产业,引起传统产业的深刻变革。微电子技术、微计算机技术使信息和智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展。在一个运动控制系统中"上位控制"和"执行机构"是系统中举足轻重的两个组成部分。"执行机构"部分一般不外乎:步进电机,伺服电机,以及直流电机等。它们作为执行机构,带动刀具或工件动作;"上位控制"单元的方案主要有四种:单片机系统,专业运动控制PLC,PC+运动控制卡,专用控制系统。"上位控制"是"指挥"执行机构动作的。本文主要介绍了基于运动控制卡(Motion Controlling Board)技术的步进电机驱动运动控制系统及其在Windows环境下的实现方法.
  • 摘要:交流永磁同步电动机由于体积小、性能好、结构简单、可靠性高、转矩大和鲁棒性强等优点,被广泛地应用于高精度位置控制的伺服系统。然而由于PMSM控制系统受对象未建模和非线性动态等不确定性的影响,如何建立精确的控制系统模型越来越重要。随着控制理论的发展,非线性控制技术如无源性方法、反步原理、反馈线性化等逐步应用到电机控制系统中。近几年,从能量的观点出发,认为动态系统是能量变换装置,并且能量是平衡的。这种系统控制的能量成型和端口受控哈密顿(PCH, Port-Controlled Hamiltonian)系统方法受到高度重视。本文基于dq坐标系下PMSM的数学描述,采用能量成型和端口受控哈密顿(PCH)系统理论,建立了PMSM的PCH系统模型,设计了在负载转矩恒定已知情况下,本文根据PCH和最大转矩/电流(MTPA)控制原理,进一步研究凸极PMSM(Ld≠Lq)的位置控制器,分析了平衡点的稳定性并建立了仿真模型。
  • 摘要:随着晶片、磁性材料等新材料应用的不断发展,已经广泛用于太阳能电池、下一代照明光源、纳米元器件等一系列高新技术领域的基础材料。针对这类新材料的切割与加工设备,目前主要依赖进口,其中控制器作为其核心技术,不同于一般的数控系统,因此成本过高。为了提高产品竞争力,现在国内一家民营公司采用欧姆龙CJ1W-NC413定位控制器,利用其多功能速度控制、高速响应等特点,并结合欧姆龙W系列驱动器,在高速走丝线切割机得到很好的应用。
  • 摘要:电梯是智能建筑中的重要交通工具,随着高层智能建筑的大量涌现,电梯的数量的增多,电梯在现代建筑中的重要作用日益明显。保证电梯高效、可靠、安全的运行,越来越多地引起了人们关注。经常发生的情况是:电梯出现故障,维修人员不能及时赶到故障电梯的现场;电梯内缺乏有效的通讯工具,维修部门既不了解故障现状又不能提供必要的安抚,使受困人员承受着巨大的身心压力;维修人员不能及时地获得对电梯日常运行的记录和监测资料,增加了分析与排除故障的难度,大大延长了维修的时间。电梯的远程监控技术正是基于以上原因而出现的。电梯远程监控系统REM(Remote E1evator Monitor)是当今电梯控制领域的先进技术,是电梯的管理、维护和确保电梯安全运行的需要,是及时发现故障,并进行分析和排除的必要手段。电梯远程监控是中国电梯行业继PLC控制系统与VVVF调速系统之后的又一次大的技术进步。
  • 摘要:AMBS(Active Magnetic Bearing System)是非常复杂的机械电力及磁力系统。轴通过轴承上的励磁电流调节的电磁力达到控制其悬浮及旋转,可实现无接触式超高速旋转,在当代测量、热核、宇航、超低温及其他现代技术应用的仪表制造业和机械制造业领域获得了广阔的发展和应用空间。本文对具有不确定速率及偏心率存在的垂直一致刚度磁浮转子系统进行了线性鲁棒控制设计。提出了一种将线性鲁棒调节器设计任务归结为一般的H∞控制的设计方法。设计过程中的混合灵敏度方法有别于其他的文献,尤其是权函数的选取更具有鲜明的物理特征,由扰动的物理上限确定。采用该方法设计的鲁棒调节器即保证了系统的鲁棒稳定性,同时对干扰进行了有效的抑制,系统转子的输出轴心偏移误差的半径在任一转速时均小于38微米,达到了令人满意的仿真和控制效果。本文所设计的控制器的高维数难以实现的情况可通过控制器的合理降阶获得解决。这一问题将在相关文章中予以阐述。
  • 摘要:随着嵌入式系统的迅速发展和广泛应用,嵌入式Linux以其强大的性能和开放性,越来越被开发人员所推崇。以CAI、IBM等公司和组织所建立的Embedded Linux Consortium(ELC)的成立更标志着嵌入式Linux已经走向标准化阶段。现在,各种基于Linux的嵌入式系统已被用于各行各业中。基于源代码完全开放的优势和可以与商业操作系统相媲美的良好性能,人们对基于嵌入式实时Linux平台的开放性的数控系统展开了很多的研究和探讨。国际上一些组织和研究机构在利用嵌入式Linux方面构建中高档数控方面已经取得了一些实质上的突破和进展。基于实际系统开发的需要,在借鉴国际上一些优秀的开源项目的基础上,本文作者给出了一整套构建专用实时数控系统平台(Real time numerical control system platform -RCNCP)的方案和策略。构建该实时数控系统平台的两个主要目标分别是:为达到验证应用程序接口的目的,研发一整套能实现所有数控模块功能的软件;建立一个媒介平台,在此基础上进行二次开发,可以方便的实现对机床、机器人、坐标测量机等自动化设备的实时控制。基于RCNCP作为一个控制系统软件平台特性,笔者着重从是实时内核裁减与构建、Linux系统整合等两个方面。
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