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关键词： 外转子无铁心无轴承永磁同步发电机   模糊神经网络   逆系统   解耦控制   软测量  

摘要： 根据《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中对储能设备提出的要求,飞轮储能由于其储能密度高、瞬时功率大、充放电速度快、能量转换率高等优点获得了快速地发展,广泛应用于新能源发电、分布式电源系统和电动汽车等领域。飞轮储能技术的核心是电动/发电机,目前采用的永磁同步电动/发电机具有体积小、结构简单、效率高的优点,但是其存在摩擦大、磨损严重、使用寿命短的问题。高速度、低损耗、高效率已成为发展高速电机的研究方向。外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(Outer Rotor Coreless Bearingless Permanent Magnet Synchronous Generator,ORC-BPMSG)融合了磁轴承技术、无轴承电机、永磁同步电机和无铁心电机的优点,具有无摩擦、无磨损、无损耗、转矩脉动小的特点。本论文以ORC-BPMSG为研究对象,主要阐述了ORC-BPMSG的工作原理、数学模型、解耦控制、无传感器控制和数字化控制系统。论文主要工作及取得成果如下:1、阐述了无轴承电机的研究背景和意义并对其国内外发展现状进行综述,在此基础上概括了ORC-BPMSG的研究现状和未来发展趋势。2、阐述了ORC-BPMSG的基本构成,并对其发电原理、悬浮力发生原理进行了详细的分析。在考虑了电机转子的偏心位移的基础上,建立了电机的悬浮力、发电电压、PWM换流器和电磁转矩的数学模型。3、根据ORC-BPMSG非线性、强耦合特性,结合模糊神经网络的基本理论,提出了ORC-BPMSG模糊神经网络解耦控制。本论文采用模糊神经网络的方法建立了ORC-BPMSG的右逆模型,将其与原模型串级相连,把ORC-BPMSG的控制问题分解为两个低阶伪线性子系统的控制问题,并设计采用闭环控制器得到发电电压与悬浮力的解耦。最后,在MATLAB/Simulink上建立了一套完整的仿真模型,对所提算法进行了仿真分析,证明了该方法的有效性。4、为了提高ORC-BPMSG位移探测的准确性,减少所需的位移检测仪器费用,同时克服常规检测仪器存在的不足,采用左逆系统和神经网络相结合的方法,开展ORC-BPMSG位移检测和软测量方法的研究。利用左逆法对ORC-BPMSG的位移进行精确观测,并使用神经网络对逆系统进行求解,从而减少了观测器的设计复杂性,提出了基于神经网络左逆系统的ORC-BPMSG无传感器技术。利用MATLAB/Simulink对所提出的检测方案进行了建模,并进行了模拟分析。5、搭建了ORC-BPMSG数字控制平台,进行了硬件设计,编写了软件程序。将硬件电路和软件程序相结合,在此基础上搭建了试验平台,对所提控制方法进行试验验证。

关键词： 无轴承永磁薄片电机   三矢量模型预测控制   无位移传感器   BP神经网络   数字控制  

摘要： 随着我国制造能力不断提高,对制造产业优化升级提出了更高的要求,“中国制造2025”的发展战略明确指出提高电气传动设备以推动高端制造业产业升级。为解决传统电机普遍存在的摩擦问题,本文以无轴承永磁薄片电机(Bearingless Permanent Magnetic Slice Motor,BPMSM)为研究对象,其具有无磨损、体积小、密封性好、功率密度大等优点,可以将其作为泵的驱动核心,用来实现液体的无污染传输。在生命科学、航空航天及半导体加工等对精度和洁净度要求较高的特殊传动领域中发展潜力巨大。以BPMSM为研究对象,对其工作原理、数学模型、模型预测控制以及无位移传感器技术等内容开展研究,主要完成工作及取得成果如下:1、综述了无轴承永磁薄片电机的研究背景及意义,总结了BPMSM的发展趋势及应用前景,分析了BPMSM的基本结构和工作原理,并推导出了BPMSM的径向悬浮力及电磁转矩数学模型。2、针对BPMSM的传统控制策略在数字控制系统中信号延迟导致控制精度降低等问题,提出采用模型预测控制方法控制BPMSM。在转矩控制使用单矢量的模型预测转矩控制,在悬浮力控制采用三矢量模型预测悬浮力控制,结合BPMSM实际数学模型给出了其预测悬浮力模型、代价函数和作用时间计算方法,并优化了候选电压矢量组合,为提高磁链观测精度,提出采用基于二阶广义积分器(SOGI)的磁链观测器观测磁链。最后,构建了BPMSM模型预测控制系统,仿真表明所提出的方法相比传统矢量控制在转速动态响应、控制精度及抗干扰能力方面具有优越的性能。3、针对BPMSM在工程应用中位移传感器带来的成本提高和体积增大等问题,提出采用基于BP神经网络的无位移传感器技术检测转子位移。建立了BPMSM位移子系统,判别出BPMSM位移子系统左可逆基础上,用BP神经网络构建了左逆系统,并串联于模型预测控制之后,实现了BPMSM位移检测。最后利用仿真验证了所提出的位移自检测方法具有优越的跟踪能力。4、研制了以DSP为核心的数字控制实验平台,设计了电机控制系统的硬件电路和软件控制算法,开发了基于Lab VIEM的可视化上位机界面,对所提出的模型预测控制进行了加速、干扰、起浮等实验,结果表明所提出的控制策略与传统矢量控制策略相比,具有鲁棒性好、控制精度高、动态响应快等优点。

关键词： 水培农业   智慧农业   现代农业   物联网技术   传感器技术  

摘要： 随着人口城镇化政策的实施,我国传统农业生产者数量呈现逐年下降的趋势。为贯彻落实新时代思想,尽快实现我国现代化建设目标,加强农业现代化建设是必要实现途径。因此探索一套智能化、无人化的农业作物生长环境控制系统是目前农业发展的首要目标。在我国现代化农业生产技术改革的过程中,主要存在两种作物栽培方式:土壤种植和无土栽培。目前我国无土栽培技术有基质营养液栽培、岩棉栽培两种,其中基质营养液栽培普遍被定义为水培技术。无土栽培中的水培技术是目前相对成熟的技术,对于提高土地资源利用效率、降低环境污染、实现精确种植等方面具有突出贡献。本文研究的基于物联网的作物水培环境智能控制系统运用计算机网络技术和物联网技术,有利于实现对作物各个生长时期对作物生长环境实现精确化、智能化、无人化管理,在资源浪费大、资源利用效率低和经济效益低等瓶颈中,具有突出优势,减少如病虫害、自然灾害和自然环境对作物生长造成的不可逆影响,尽可能提高资源利用率与生产效率,同时减少对环境的污染。本文围绕无土栽培环境下的水培技术发展需求,基于物联网技术设计并实现了一套针对作物在各个生长阶段的环境控制系统,对作物生长环境进行实时监测、控制和管理。首先研究国内外现代农业发展现状,对现代农业生产中存在的缺陷和瓶颈进行分析:农业发展存在资源利用效率低、资源浪费大、环境污染不可逆和投资风险较大等缺陷,其原因在于没有一套完善的作物环境控制系统和算法对作物最佳生长环境进行预测和控制。故本文提出一套基于物联网的作物水培环境智能控制系统,对作物生长各个阶段进行实时监测,通过算法,实现对作物环境的控制。通过物联网和计算机控制,进一步提高了农业生产过程中的自动化水平,并且降低系统操作难度,为用户提供方便简洁、客观明了的控制终端,实现对作物生长环境的实时查看、控制和反馈。本文研究的基于物联网的作物水培环境智能控制系统主要实现以下功能:(1)软件方面:用户可以实时对作物生长环境的查看、控制和意见反馈,提高农业无人化生产和自动化水平。(2)硬件方面:实现对作物生长环境的实时监测、控制,能够实时采集作物生长环境数据并进行数据传输,使各个部件能够正常工作。(3)算法方面:本研究基于物联网的作物水培环境智能控制系统在控制算法方面,基于增量型PID控制算法思想和模糊控制算法思想,设计并实现了基于误差率的环境控制算法,对环境进行控制。系统测试结果表明,本文设计并实现的基于物联网的作物水培环境智能控制系统能够在实际生产环境中进行运用,硬件、软件部分均能够正常工作,完成系统相关需求,为水培农业环境控制方面的发展提供一套可行性方案。

关键词： 传感器技术   微量气体检测   光声光谱   变压器   油中溶解气体分析  

摘要： 为了满足变压器中绝缘纸板因过热或者放电故障产生的一氧化碳气体的在线监测需求,提出了一种基于光纤光声传感的油中溶解一氧化碳气体检测技术。采用光声光谱气体检测技术、并结合光纤传感和膜分离技术,设计了集成油气分离和气体检测功能于一体的光纤光声传感探头,油中溶解的一氧化碳气体通过油气分离膜进入到光纤探头中的微型气腔;采用两根光纤将探头连接到解调仪器,分别传输近红外激发光和探测光;气体吸收光能产生的光声信号被光纤法布里-珀罗传感器探测,并被设计的光纤光声解调模块进行信号处理,获得系统对一氧化碳气体体积分数的检测灵敏度为0.345pm/10^(-6)。结果表明,所设计的光纤传感系统对油中溶解一氧化碳气体体积分数检出限达到5×10^(-6)。该研究具有精度高、抗电磁干扰、脱气简单的优势,为变压器油中溶解一氧化碳气体的检测提供了新方法。

关键词： 工业机器人   视觉传感器   光电传感器   传感器技术   多关节机械手   动力能源   多自由度   工业生产  

摘要： 自动化、智能化、集成化是目前科技发展的三个重要方向,并且,围绕它们诞生的产品正在不断地改变我们的生活,其中也包括了我们今天话题的主角--工业机器人。工业机器人泛指用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能,是目前工业生产中重要的设备。早在20世纪60年代,工业机器人就在工业领域考试投入使用,而促使这项技术成熟的,是当时飞速发展的传感器技术,包括起到重要作用的光电传感器以及视觉传感器。

关键词： 传感器技术   机电自动化控制   实际应用  

摘要： 传感器是机电一体化控制系统中的一个重要组成部分,它的应用范围很广,它是由计算机技术来实现的,可以对各种数据进行加工和处理。目前,传感器已经成为了国家高新技术领域的重要组成部分,它不但为国家的科学技术发展打下了坚实的基础,也推动了我国社会和经济的可持续发展。因此,企业必须充分认识和把握传感器在企业中的作用,并结合自身的发展状况,对其进行合理的应用,以确保企业最终的经济效益。本文着重对目前国内外的检测技术进行了分析,并对其在机电一体化过程中的应用进行了较为详尽的阐述。

关键词： 物联网   传感器   智能家居  

摘要： 阐述智能家居系统中的物联网传感器技术应用,物联网传感器技术的特点,智能家居系统的整体设计、网关节点、控制节点、采集节点的设计、应用模块的分析。

关键词： 无人驾驶车辆   燃料效率   道路交通安全   自动驾驶车   计算机技术   移动方式   传感器技术   改善交通  

摘要： 0引言近几年,随着传感器技术、计算机技术、网络技术以及大数据云计算的快速发展,一种完全新型的、可以独立上路行驶的自动驾驶车辆或无人驾驶车辆已经呼之欲出。人们预测,未来自动驾驶车辆的普及,将会极大地改善道路交通安全,改善交通流、提高燃料效率,使人们的出行更加便捷低碳。未来自动驾驶车辆有望重塑整个社会中人和货物的移动方式,将使人们的出行和生活发生革命性的改变。

关键词： 智能传感器技术   C8051F(PCA82-C250)   PIC-16F877A   微控制器   汽车应用  

摘要： 介绍了一种以MicrochipP C8051F (PCA82-C250)独立CAN总线控制器、PIC-16F877A单片机微控制器和C8051F (PCA82-C2510)收发器为核心器件而组成的现代电动汽车用智能传感器系统,构建并设计了车辆线控通信控制网络,并分析了电子节气门系统软硬件工作原理和控制方法,实现了车辆不同模块、不同节点间智能传感信息数据的高效传输、共享,同时也实现了车辆线控电子系统、智能传感器模块相互之间的协同工作。应用试验效果表明,该技术下的智能传感器数据采集准确、传递效率高、系统响应控制速度快,达到了预期的应用目标。