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关键词： 金属轴承   UV光固化   可编程控制器   模糊自适应PID  

摘要： 舱外航天服作为航天员出舱活动的必备装备,为航天员在太空工作时生命安全提供保障。腰部法兰是舱外航天服上下两部分躯体之间相互连接的重要零件,起到连接固定和密封作用。提高舱外航天服腰部法兰的表面涂层光固化质量,是保证腰部法兰密封性的重要手段。以人工固化方式为主的腰部法兰表面涂层固化质量不够稳定、固化均匀性差、能耗高和生产效率低。因此,本文针对非标结构腰部法兰及表面涂层光固化质量要求,设计一种金属轴承紫外线(Ultraviolet,UV)光固化控制系统,通过仿形设计实现对腰部法兰涂层光固化工艺的自动化,提高其表面涂层光固化质量。首先,研究腰部法兰非标结构特性,分析腰部法兰表面涂层光固化品质影响因素,采用仿形方法设计腰部法兰仿形机械结构,建立腰部法兰仿形结构的运动模型,对其运动轨迹进行仿真分析,验证仿形机构固化过程中UV光源与腰部法兰表面的固化距离保持恒定,设计腰部法兰金属轴承UV光固化系统总体方案,着重给出金属轴承UV光固化控制系统方案。其次,针对伺服驱动系统自身及外部扰动无法精准估计问题,提出采用闭环控制结构,利用模糊自适应PID(Proportion-Integral-Derivative)控制算法来在线调整PID控制参数,对PID控制器和模糊自适应PID控制器进行仿真对比分析,证明模糊自适应PID控制器在伺服驱动系统载荷转动过程中超调量小、动态调节时间短、稳态误差小和抗干扰能力强,具有更好的控制效果。最后,设计金属轴承UV光固化控制系统硬件电路和软件流程,开发具有固化参数设定和工作状态监测功能的人机交互界面,采用CAN总线和RS485总线实现对伺服驱动系统和UV光源控制系统指令的发送和接收,调控电机转速和UV光源的光照强度,对系统电机手动控制和自动控制两种模式分别进行测试,测量和分析腰部法兰表面固化涂层厚度实验数据,实验测试结果表明,金属轴承UV光固化控制系统能够满足非标结构腰部法兰涂层光固化工艺的自动化,提高固化质量。

关键词： ARM   嵌入式PLC   梯形图编程软件   模糊分数阶PID   国产化  

摘要： 随着可编程控制器(PLC)技术不断更新,PLC已然成为整个工业系统的支柱。在PLC市场不断扩大的同时,国产PLC所占市场份额却不足5%,技术水平相较国外PLC也落后较大差距。本文研制一款小型嵌入式可编程控制器,在嵌入式硬件、软件和梯形图编程软件方面给出设计方案,探求嵌入式PLC国产化技术的方向,主要研究内容如下:(1)选用基于ARM的STM32F103RCT6芯片作为中央处理器,设计硬件系统的供电、输入输出、串口通信、下载功能。遵循电气规则绘制原理图,生成PCB板并制作硬件电路板,对各个硬件模块进行性能调试。(2)编写了嵌入式PLC软件程序,涉及初始化、寄存器、输入输出、通信与下载模块4个部分的配置。具体实现了嵌入式系统的自检、初始化、循环扫描和定时器中断功能;配置了嵌入式系统的寄存器和端口功能,并设置逻辑指令响应;配置了端口的扫描读取和输出刷新;配置了控制器和编程软件之间通信和下载存储地址。此外,还拓展开发适合嵌入式PLC系统的专用单工协议指令,实现软元件与寄存器的数值读取与改写。(3)基于Visual Studio 2019 C#***环境开发编程软件界面,实现了梯形图程序的新建、编写、保存。通过AOV图映射化简法将梯形图存储为AOV数据结构,并进行遍历处理,从而实现了梯形图转化指令表功能。在参考执行编码数据结构表的基础上,对指令表转化编译,实现了指令表转化二进制执行编码功能。(4)针对传统PLC中PID模块对积分饱和处理不足的问题,在嵌入式PLC中研究一种参数自整定的模糊分数阶PID指令模块。该指令相较传统PID模块不受积分饱和影响。以挖泥船硬臂精挖系统为对象进行MATLAB对比仿真,分析模糊分数阶PID指令模块的参数自整定性能和控制性能。最后在嵌入式PLC系统中设计模糊分数阶PID指令的梯形图和运行方式,并编写相应模糊分数阶控制模块代码。

关键词： 云边协同   微服务架构   模型驱动技术   图形数据库   知识图谱  

摘要： 可编程逻辑控制器集成开发环境(平台软件)实现了控制程序的设计、编译、调试,是基础工业软件。长期以来,平台软件一直采用集中式单体架构,该架构存在整体耦合度高、功能难以扩展、计算资源受限等诸多问题。随着智能制造的发展,对平台软件智能技术的高度集成与快速拓展能力提出了更高要求。本文提出云边协同的平台软件微服务架构设计思想,利用云计算提供的海量计算资源与资源动态伸缩机制,缓解单体架构下平台软件计算资源受限的缺陷,同时利用微服务架构的模块松耦合性优势,有效解决单体架构下平台软件模块耦合度高、功能难以扩展的问题。在此基础上,运用图论、图形数据库、知识图谱、模型驱动等理论和技术,实现微服务架构下的平台软件云边协同高效运作。本文的主要内容分为以下几个部分:(1)针对现有平台软件单体架构模块拆分方法缺少客观依据以及云边协同的微服务架构方案未在平台软件中使用的问题,本文提出了一种基于数据流图驱动的单体模块拆分算法,以及基于服务治理的平台软件微服务架构方案。首先,以模块间数据依赖关系作为客观拆分依据,依次通过0层数据流图构建、1层数据流图细分以及基于规则的模块聚合,以自动化方式分解得到微服务模块集合,减少了人为因素对结果产生的干扰,同时兼顾了拆分效率;然后,根据拆分后服务模块工作场景的实时性差异要求,基于服务注册与发现、服务熔断等服务治理理念,从微服务的部署和通信两个主要方面进行架构方案的搭建。(2)针对平台软件单体模型转移至微服务架构后存在模型耦合度高、可维护性不强以及计算性能不佳的问题,本文提出了一种基于图论的微服务模型重构方法,为优化模型表示,引入图形数据库,为实现不同微服务模型之间的交互,引入知识图谱理论。首先,依据图论,对原单体架构下的复杂模型进行重构,减少模型之间的耦合性;然后,利用图形数据库的模型可视化特性以及高效的读写性能,来提高模型的可维护性及其参与计算时的响应速度;最后,设计了一种基于知识图谱理论的微服务模型交互方法,将每个微服务模型抽象成知识图谱节点并建立联系,利用知识图谱中的属性和关系,使用基于事件驱动机制的方式实现资源隔离前提下的跨服务模型交互。(3)针对原单体模型驱动架构与微服务下平台软件不匹配的问题,本文结合模型驱动理论,提出了一种基于云边协同的操作分离模型驱动架构。根据各微服务面向的工作场景实时性要求,基于新型模型驱动架构的设计方案,分别提出同步和异步两种驱动机制,以实现云边模型的结构与数据一致。同时,设计了一种基于VF2的模型增量匹配算法,结合重构后的模型结构特性,采用基于启发式搜索策略对算法进行优化,保障了平台软件在云边协同微服务架构下的高效运作。(4)本文对上述架构方案以及优化方法进行了实验,包括模块耦合度评估、单点功能测试、协同功能测试和性能测试。采用代码静态分析的方法进行模块耦合度评估,验证了微服务架构在降低平台软件模块耦合度方面的有效性;采用黑盒测试的方法进行单点功能测试,验证了各个微服务能够成功运行并提供相应的服务;通过实际项目对协同功能进行测试,验证了云端与边缘端以及不同微服务之间能够实现协同工作,同时实验数据表明提出的模型优化表示方案以及模型增量匹配优化方法相较于原方法在响应时间上均有明显的降低;采用了压力测试的方法进行性能测试,验证了新型架构能够充分调用云计算资源,具备面向多用户提供并发服务的能力。整体实验结果表明,本文提出的云边协同平台软件微服务架构方案具有良好的可用性与可靠性,提出的优化方法在计算性能上相比原方法具有优越性,为平台软件的发展提供了新的思路和方法,并为工业应用提供了可行的技术方案。

关键词： 控制权争夺   经济后果   公司治理  

摘要： 随着国内股市发展态势进一步稳健,国内资本市场中并购、兼并行为屡见不鲜。在这样的背景下,越来越多的上市公司出现了控制权争夺的现象,这引起了学术界以及投资者的广泛关注。学者们对企业控制权重新配置的影响进行了深入研究,有些学者认为企业控制权重新配置有助于提高公司治理能力,而另一些学者持相反的观点,认为控制权的争夺可能会损害公司治理、企业价值以及投资者利益。因此,研究控制权争夺事件所带来的经济后果具有重要的实践指导价值。本文以奥马电器为例,对控制权争夺事件进行了深入的研究。首先,在第一部分中,阐述了研究的背景和意义,并对相关文献进行了综述。其次,在第二部分对本文中涉及的相关名词进行了清晰的定义,并列举了相关的重要理论。第三部分对参与控制权争夺双方的基本情况进行描述,并逐步分析了该事件发生的经过。在第四部分,结合双方自身情况和现实背景,深入分析了控制权争夺的动因。在第五部分,通过整理奥马电器在控制权争夺前后的财务绩效、市场反应和公司治理情况的变化,对因控制权争夺引发的经济后果进行了分析。最后,在第六部分中,通过前文对控制权争夺事件的分析,得出结论并提出对应的建议。本文的研究发现,奥马电器的控制权争夺对公司的财务绩效、市场反应和公司治理产生了重大影响。在财务绩效方面,公司的盈利能力、营运能力和成长能力在控制权争夺后均有了显著提升。在市场反应方面,公司的股票价格出现了明显的波动,提升了股东财富。在公司治理方面,公司治理结构得到了改善,企业内部管理机制也更加健全。基于此,本文提出了加强股权制度建设、引入优秀战略投资人等相关建议。

摘要： 随着生产、生活的恢复，线上线下相结合的混合式教学逐渐被大家接受。混合式教学融合了网络教学和传统线下教学的优点，囊括了多种学习理论、学习方式、学习环节以及学习风格，因此其可以有效地满足不同学习者的目标要求。学者何克抗（2004）在其研究中指出，混合式教学是将传统的授课模式和信息化的教学模式进行有效的整合，以充分发挥二者的优势，并在具体的教学实践过程中重点突出学生的主体地位，教师是学生学习活动中的引导者。混合式教学的主要支撑理论为建构主义学习理论。

关键词： 离子膜电解槽挤压装置   有限元分析   拓扑优化   尺寸优化   压紧液压系统   模糊PID   可编程控制器  

摘要： 作为电解二次盐水的工艺设备,离子膜电解槽在烧碱的制作工艺流程中主要产出氯气、氢气以及碱水,并且其主要使用的密封方式为挤压装置夹紧。目前我国所使用的电解槽挤压装置面临质量过大以及生产加工工序离不开人为操作的问题迫切需要找到合理的解决办法,所以本文以单头电解槽挤压装置为研究对象,开展了电解槽挤压装置机架的轻量化、压紧液压系统的电液伺服控制以及制烧碱自动化工艺流程控制的研究。 在单头电解槽挤压装置机架轻量化方面,采用Ansys Workbench有限元软件创建了电解槽挤压装置不同载荷状态下的分析模型,并仿真模拟了机架正常与过冲载荷状态下的活动座和侧梁等部件应力分布与变形情况。选择仿真分析结果中应力与变形最小的侧梁进行轻量化设计,轻量化设计方法采用拓扑与尺寸联合轻量化设计。首先,对挤压装置侧梁原模型进行拓扑优化设计,得到二次设计侧梁模型;然后,利用尺寸优化方法对二次设计侧梁模型进行多目标尺寸优化,得到侧梁最终优化模型;最后,通过Ansys Workbench软件对最终优化模型进行仿真验证。验证结果表明:侧梁最终优化模型的材料得到充分利用,每根侧梁减重18.3%,使每台挤压装置节省钢材825.42kg。 在压紧液压系统的电液伺服控制方面,首先,通过电液伺服控制技术对挤压装置电液控制系统原理进行了分析,并通过Simulink仿真验证了控制系统传递函数的稳定性;然后,使用AMESim和Simulink软件创建了挤压装置压紧电液控制系统的联合仿真模型,并仿真分析了常规PID与模糊PID复合控制在挤压装置电液伺服控制系统中的压力控制特性;最后,搭建了单头挤压装置负载压力控制系统的液压试验平台来验证仿真分析的准确性。模糊PID复合控制与常规PID控制进行仿真与试验对比,仿真结果表明:模糊控制下,油缸负载力响应时间减少了50%,超调量减少了75%。另外试验结果表明:模糊控制下的油缸负载力平均超调量下降了50%。仿真与试验的结果表明,在模糊PID复合控制下,油缸无杆腔负载压力的响应速度更快,鲁棒性更强。 在电解槽制烧碱自动化工艺流程控制方面,首先,对离子膜电解槽制烧碱工艺流程进行概述和分析后选用西门子S7-1200PLC作为控制器以及液压伺服控制元件和传感器等共同搭建硬件系统;然后,确定了I/O口并绘制了挤压装置控制系统电气接线图;最后,根据电解槽挤压装置自动化工作的工艺流程顺序绘制PLC梯形图程序。此外为方便对控制系统的监控,还设计了常用的人机交互HMI页面,实现了现场可视化操作。 综上所述,本文对单头电解槽挤压装置的轻量化与自动化控制展开研究,包括挤压装置机架有限元分析、侧梁的拓扑与尺寸联合轻量化、挤压装置压紧液压系统电液伺服控制技术以及离子膜电解槽生产工艺自动化的研究,所做的工作对实现离子膜电解槽挤压装置轻量化与智能化的目标具有一定的意义。

关键词： PLC技术   立体车库   控制系统   设计   实现  

摘要： 为解决车辆停车难问题，采用PLC控制技术，建立新型垂直升降式立体车库，设计出高性能电气控制系统，结合车库机械结构设计方案，分析车库具体功能，确定控制系统结构，设计车库硬件和控制系统软件，充分发挥立体车库控制系统作用。通过研究结果证明，PLC技术具有操作便捷、可靠性高、抗干扰能力强等特征，不仅能实现企业统一编程组态、集中控制作用，还能加强系统自动化水平，推动机械电气控制装置向智能化方向发展。

关键词： 可编程控制器   实时系统   并发任务   代码自动生成   任务分配  

摘要： 可编程控制器是离散装备控制的核心。传统可编程控制器通过循环执行串行任务实现高可靠应用。随着装备数字化、网络化、智能化的发展,工业控制应用对高性能计算的需求不断提高,异构多核架构被逐渐应用于可编程控制器中。但现有围绕线程编程标准化、并发模块定制、并发性解构等方面的研究由于缺乏开发模式的创新,难以适应复杂并发控制程序快速定制的需要。为此,本文开展了异构可编程控制器并发程序自动生成方法的研究:1.针对异构可编程控制器中复杂并发程序快速定制的需要,提出一种基于解释执行的并发程序开发模式。模块化设计梯形图构件、功能块、文本代码块等控制单元,实现了控制单元的自动生成;以控制单元为基础建立并发程序的图状数据关系模型,通过独立触发器组和关联数据来驱动控制单元,进而实现复杂并发程序的生成和控制。2.针对异构可编程控器在并发任务下的资源优化调度问题,提出了程序组织单元-任务-资源(Program Organization Unit-Task-Resource,POU-T-R)的多级调度优化方法。提出一种无锁形式的存取路径并发访问协议,保证并发访问下系统的可靠性和实时性;构造系统运行时执行状态集,建立POU-T-R调度优化的问题数学模型,提出基于种群的社会工程优化器(Population based Social Engineering Optimizer,P-SEO)算法,实现POU-T-R匹配。3.研发了异构可编程控制器并发程序的图形化开发平台。该平台为现场工程师提供了功能控制代码自动生成、并发程序实时编译执行和POU-T-R自动分配的功能;设计了P-SEO算法与其他启发式算法的对比实验,实验结果表明PSEO在所选公有基准函数和POU-T-R问题上有更好的表现;构造了4类典型运动控制相关的并发程序,证明了平台自动生成代码的有效性。

关键词： 循环气压缩机   故障   可编程控制器   分散控制系统  

摘要： 某聚丙烯装置循环气体压缩机组控制系统采用PLC S7-300,开工至今PLC系统故障频发，造成压缩机联锁停机，导致装置多次非计划停工，同时该系列PLC为非冗余控制系统，无SOE事件记录功能，系统时钟未同步，无法在第一时间查清楚停机原因。在2022年该装置停工检修期间，将原PLC系统改造为DCS,改造后的控制系统硬件和网络结构实现冗余配置，同时支持在线更换卡件，在线下装程序等，提高了机组控制系统可靠性、设备维护性和工艺操作性。

关键词： 教学做合一   教学模式   1+X可编程控制器系统应用编程   五年制高职  

摘要： “教学做合一”是陶行知生活教育理论的重要组成部分。他倡导理论和实践相结合的教学方式，“教、学、做”三者是统一的整体，做就是实践，教和学都以“做”为基础。“1+X可编程控制器系统应用编程”课程是机电类专业课程，综合实践性强。在“教学做合一”思想的指导下，以项目为引领，通过任务驱动的方式开展教学，可以激发学生的学习积极性，提高学生分析问题和解决问题的能力，有助于培养学生的创新创造能力。