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关键词： 变风量空调系统   VAVBOX   热耦合计算   自动控制   能耗模拟  

摘要： 首先基于De ST软件计算得出的建筑热特性系数和房间基础室温,本文在Matlab软件中搭建了基于房间热耦合的变风量空调系统自控模型,可以较准确地实现包含较大规模空调末端的变风量系统自动控制和设备能耗计算。采用的控制方法主要包括变风量末端风阀控制器根据房间温度来判断VAVBOX风阀的开度大小,进行送风量及室温自动调控;空调箱水阀控制器由送风温度来判断盘管水阀的开度大小,进行送风温度自动控制。其次在建立基于房间热耦合的变风量空调系统模型的基础上,选取夏季典型日对一个办公类型的典型房间进行了空调系统设计模拟及结果分析。研究结果表明本模型不仅可以解决房间与空调末端的热耦合问题,且能有效缩短模拟计算时间。针对典型办公建筑案例进行模拟计算,研究了变频风机总风量控制修正方法并对比分析了控制系统不同设定条件对变风量空调运行调节情况、设备能耗大小等的影响程度,以便于选取变风量系统最优运行控制策略。本变风量空调系统自动控制模型可以实现空调房间及自控系统实时运行调节的模拟仿真,并能较为真实地反映空调系统与建筑房间的热耦合过程,对变风量系统的运行优化及节能降耗具有较好的指导意义。

关键词： 热轧   镰刀弯   板形   中心线偏差   自动控制  

摘要： 镰刀弯是一种常见的板形缺陷，某2 250热轧产线带钢镰刀弯控制方式为人工手动调平，板形控制效果不理想，导致带钢板形不佳、生产故障频发，影响产线产能发挥。提出一种符合该产线自身特点的基于中心线偏差的热轧带钢镰刀弯自动控制技术，该技术应用于该产线生产后在改善带钢板形、提高调平自动率以及提升产线产能等方面均有显著效果。

关键词： 极区环境   无人潜航器   改进A~*航迹规划算法   自动控制   避障  

摘要： 北极不仅拥有极为丰富的自然资源,还是同时达到北美洲、欧洲、亚洲三大洲距离最短的区域,所以北极地区的战略意义极为重要。然而,北极特有的地球运动学环境、地球物理场环境和气象/水文等自然环境,对无人潜航器在北极地区的航迹规划及自动驾驶有着多方面的影响。首先分析极区环境对无人潜航器航迹规划及自动控制的影响及无人潜航器运动建模研究,在此基础上开展极区环境下的航迹规划算法研究、极区环境下的自动驾驶与避障研究。主要开展的研究工作包括:(1)针对无人潜航器在极区海洋环境与中低纬度海洋环境下进行航迹规划与自动驾驶具有较大差异的问题,阐述相较于中低纬度海洋环境,极区环境对无人潜航器自主规划控制的影响并提出解决方案。极区环境对航迹规划的影响主要体现在,传统算法中的距离算法不适用于本课题所使用的地形数据,因此改进极区环境下的计算距离的算法;极区所特有的海冰也会影响无人潜航器的航迹规划,将海冰的影响加入到航迹规划的决策因素;极区环境对无人潜航器的自动驾驶的影响主要体现在随着纬度的升高,传统的指北惯导系统难以适用于极区导航,因此使用格网惯导算法替代指北惯导算法。(2)为提高无人潜航器仿真的真实性,需要针对潜航器进行低误差空间运动建模,并将潜航器的操控信息与潜航器仿真的外界环境引入,构建出接近真实的无人潜航器运动模型,从而对无人潜航器的航迹规划及运动控制提供较为准确的模型。通过对潜航器六自由度运动模型的研究,在对无人潜航器仿真结果及运动特性影响不大的前提下,对使用的潜航器运动模型进行适当的简化。(3)针对现阶段已有的航迹搜索算法,在极区环境下进行航迹规划适应性较差的问题,改进传统A*航迹搜索算法。基于人工势场思想,改进无人潜航器定深巡航高度约束代价以及地形(海冰)避障约束代价计算方式。并将定深巡航高度约束代价、地形(海冰)避障约束代价、最短距离航迹约束代价、地形跟随约束代价以及威胁躲避约束代价与A*航迹搜索算法结合,得到改进A*航迹搜索算法。仿真结果表明,通过调整代价函数各项的权值系数,使得规划出的航迹能够契合任务。(4)针对无人潜航器自动驾驶过程中,忽略碰撞威胁而造成危险的问题,结合航迹规划算法给出的航迹点,设计一种基于改进动态窗口法的自动驾驶与避障算法。当无人潜航器检测安全距离内无障碍物时,会执行航向角控制算法;当检测到安全距离内有障碍物时,控制算法切换至动改进态窗口法进行避障,直至潜航器安全距离内无障碍物。仿真结果表明,该算法具有良好的动态切换能力,可以在完成航迹跟踪的前提下,增大潜航器与障碍物之间的距离,提高航行安全性。

关键词： 工业炉   氮化炉   自动控制   工艺模型  

摘要： 为提升铝型材挤压用工模具氮化工艺控制水平，对井式氮化炉自动控制系统的设计与构成进行优化。系统采用PLC控制技术、以太网及modbus通讯协议、加热工艺模型及氨气自动控制，最终实现提高磨具硬度及其稳定性并且为改善工艺控制提供数据支撑。

关键词： 光子晶体   自动控制   贝叶斯优化   化学传感阵列   光谱采集  

摘要： 光子晶体传感器是化学传感的研究热点,其具有体积小,响应敏感,功能多样等优点。光子晶体水凝胶制备易受人为及环境因素的影响,存在控制变量不精准,实验重复性差的问题。为获取更优质的光子晶体水凝胶微球并更好地服务传感器应用,本文通过自动化实验的手段,实现了光子晶体水凝胶微球传感阵列的无人化制备,并结合贝叶斯算法对实验参数与制备结果之间的关系进行了探究。主要研究工作如下:1.研究光子晶体水凝胶微球传感器的信号产生机制以及成像机理。根据以上机理,对手动实验的各步骤进行自动化改造。以TCP/IP、ModBus-RTU通信协议作为通信方法,利用Python脚本作为线程控制,搭配机械臂及各种电控设备以功能模块的形式进行组合。实现了光子晶体水凝胶微球传感器的自动化合成。2.利用贝叶斯算法,对实验参数进行数学建模和优化预测。通过算法预测的多轮次实验,得出实验参数与光子晶体水凝胶微球成像质量的关系,得到了可靠的实验优化方案,有效降低了光子晶体水凝胶微球传感器反射光谱主峰的半高宽。3.搭建自动化图像采集系统,并利用亲疏水界面对液体的限位作用实现了表征过程的精密对位,实现了光谱数据的自动化获取。利用贝叶斯算法进行数学建模,将自动测试后的表征数据用于优化制备参数,实现全闭环控制的智能化合成。本研究在前人基础上进一步揭示了光子晶体水凝胶微球传感器制备参数与传感信号之间的关系,创新地提供了自动化合成光子晶体水凝胶微球传感器的实验方法。引入贝叶斯机器学习的研究手段,实现了实验方案的自动优化,最终获取了更优质的光子晶体水凝胶微球传感器。

关键词： 自动控制原理   一流本科   课程   教学   创新  

摘要： 自动控制原理是研究自动控制规律的一门基础课程，也是控制类课程体系中最基础的课程。该课程注重培养学生利用自动控制原理知识分析和解决工程实际问题的能力，为以后深入了解自动控制工程应用和为专业后续课程的学习打好基础。该课程基础理论强，知识面宽广，概念抽象，图形多、公式多，数学知识要求高，实践环节重要，学生不易学习，因此要不断进行教学改革创新，依托省级一流本科课程建设要点，结合新工科背景，注重产出导向，教学中注重以企业需求为导向开展教学，在课程教学中注重理论联系实际、优化课程内容、改革实验教学、融入课程综合训练等，激发学生课程学习的积极性，培养学生的创新意识和团队协作能力，提高学生的专业技能和实践动手能力，实现工程应用型人才的培养目标。

关键词： 散料接卸漏斗   散料装卸模型   步进电机   激光扫描仪   PLC  

摘要： 随着全球散料船舶运输总量增加,为保证散料运输稳定有序地进行,对各港口散料装卸作业的效率提出了更高要求。进行散料装卸设备自动化改造,提高港口自动化程度,是以散料运输为主营业务的港口公司的主要方向。本文以散料接卸漏斗为研究对象,针对散料接卸漏斗人工装车过程存在的问题,设计了散料接卸漏斗自动控制系统。对散料装卸模型的建立进行了研究,以散料装卸模型为核心,通过电气控制的方式实现了散料接卸漏斗全自动装车。该系统硬件平台由激光扫描仪、上位机、PLC、步进电机和引导显示屏等设备组成,软件系统包含运输车识别、定位引导算法,散料种类识别算法、闸门开启时长预测算法和装车对位位置求解算法。本文主要研究内容如下:(1)针对散料接卸漏斗装车作业存在的问题,从功能、安装、运行三个方面分析了散料接卸漏斗全自动控制系统的需求,设计了系统方案,完成了系统的硬件和软件设计。(2)对异步电机、伺服电机和步进电机从结构、工作原理、控制方式三个方面进行分析比较,结合散料接卸漏斗闸门控制要求,选择步进电机作为闸门驱动设备。同时对步进电机、PLC和激光扫描仪进行了设备选型。(3)建立了散料在车厢内的装卸模型,基于该模型实现了散料种类识别,闸门开启时长预测和装车对位位置计算三个功能,实现了散料接卸漏斗全自动装车控制系统。(4)对散料接卸漏斗装车过程进行大量观测和记录,根据记录的数据进行分类、统计、归纳,得出了玉米、大豆和菜籽三种散料在有空间约束下堆积角和堆积高度的分布规律。规律为:在车厢中,玉米堆的堆积角在18.26°～20.80°之间,大豆堆堆积角在22.78°～24.70°之间,菜籽堆堆积角在18.78°～19.29°之间。在相同车厢、相同装车位置、相同装料时长下,玉米堆高度小于菜籽堆高度小于大豆堆高度。(5)本系统以装料总体积和作业总时间相平衡为原则,用数学规划的方式,对约束条件、决策变量和目标函数进行了分析、推导,在不牺牲作业效率的前提下,求解最优装车控制策略。最优策略为:对于780cm长车厢,最佳装车堆数为5堆,相邻两堆间隔156cm;对于990cm长车厢,最佳装车堆数为8堆,相邻两堆间隔124cm。(6)使用软件模拟和现场作业的方式,对散料接卸漏斗全自动控制系统进行了测试,结果表明,本文所建立的散料装卸模型能够正确地区分散料种类、准确预测闸门开启时长和计算装车对位位置。综上所述,本文成功完成了散料接卸漏斗全自动控制系统的设计,为散料接卸漏斗自动化的实现提供了一种可行的思路。

ISBN: (纸本)9787040597233

关键词： 血液成分病原体灭活   有限元分析   温度控制   粒子群优化  

摘要： 随着医疗水平不断提高,医学界对于用血安全问题愈加重视。血液及其制品在疾病治疗中不可或缺,而血液成分中可能会含有危害患者的病原体,在被投入使用前必须进行病原体灭活处理。目前的血液成分病原体灭活处理系统主要是手动单舱系统,效率低,且未考虑灭活温度,存在破坏血液成分质量的风险。本文以八舱灭活系统作为研究对象,对血液成分病原体灭活机理与温度控制算法进行了深入研究,开发研制了多舱血液成分病原体灭活自动控制系统,提高了灭活效率,保障了用血安全。多舱系统工作时,紫外线灯会释放大量热量导致温度上升,为保证血液成分质量,灭活处理环境温度需要控制在4±2℃。本文首先对八舱系统温度动态特征进行研究,采用ANSYS软件建立温度场仿真,针对灭活舱数量与位置分布对温度控制的影响,对不同工况下系统温度特征进行分析。仿真结果表明,灭活系统温度具有非线性与时滞性等特征。针对多舱系统工况随机多变带来的温度控制难题,本文对工况进行分类分析,建立相应数学模型。为克服控制算法调参盲目性问题,采用粒子群算法优化控制器,设计了粒子群优化的PID控制算法(PSO-PID)与粒子群优化的模糊PID控制算法(PSOfuzzy-PID)。经过仿真对比,在3个及以下舱位同时工作时,采用PSO-PID实现温度快速调节;当同时灭活的血液袋数量增加时,改变位置分布将对温度控制产生较大影响,采用PSOfuzzy-PID算法能实现温度有效控制;本系统根据工作舱数量进行温度控制算法的切换,取得理想控制效果。基于前述研究,本文确定了八舱医用血液成分病原体灭活系统整体方案,并进行了系统研制,设计了该系统的机械结构和基于STM32的软硬件方案,完成了人机交互、温度控制与灭活处理等功能模块的搭建。经试验验证,本系统可以为8个血液袋同时灭活,灭活过程自动化,血液袋温度被控制在要求范围,保证了医疗机构安全高效用血。

摘要： 针对当前能源与动力类专业《自动控制原理》课程教学中存在的问题，本文从课程思政、教学内容与方法、仿真实验平台建设等方面提出了一系列改革举措，以适应“新工科”背景下应用型高校一流人才培养的需求。在新的时代背景下，如何以课程教学改革为切入点，打造“金课”，培养出能够满足社会需求的一流人才，是值得深入思考和努力探索的问题。针对能源与动力类专业《自动控制原理》课程的教学现状，以教学中存在的问题为导向，有针对性进行课程改革，全面提升教学效果，以适应“新工科”背景下应用型人才的培育需求。