工业仪表与自动化装置 /oa 基于热脉冲精密土壤水分测试仪的研究与设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210960 针对土壤水分很难连续准确测量以及测试装置很难在深埋处进行测量的问题,开发一款热脉冲精密土壤水分测试装置,该装置以STM32为硬件开发平台,辅助HS3001温湿度传感器和PTC加热模块组成热脉冲测含水量模块,通过施加短时低热量热脉冲,使得被测土壤先升温再降温,由测试装置定时测量土壤温度的变化值,最后基于理想半无限空间热脉冲传导理论,计算出土壤体积含水量。该装置利用热脉冲可以间接测量土壤体积含水量,热脉冲时间控制在1~2 min,测量周期约300 s,具有短时连续监测的优势;同时在非加热模式下,可以直接获取土壤温湿度,在降雨入渗和水位变化时可以直接监测湿度变化;此外加热模块还可以为温湿度传感器升温除湿,以增强深埋土壤高湿度环境下长期工作性能。 2022年04月15 00:00 2022年02期 3 7+31 0 魏丽君 基于PLC技术的海洋自升式平台中控系统自动化控制方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210934 针对位移响应和速度响应值幅度偏大,导致平台减震控制效果差的问题,提出基于PLC技术的海洋自升式平台中控系统自动化控制方法。根据海洋自升式平台在海洋复杂海况作用下产生的六个自由度特征,建立平台低频运动数学模型,选择单元式PLC作为中控系统控制中心,在单元式PLC扩展模块上,应用DA转换PID与模糊控制器控制输出接口,设计中控系统自动化控制器,在PLC的可编程单元中,编写中控系统自动化控制算法,实现海洋自升式平台中控系统自动化控制。确定实验对象参数,设置实验海况,控制性能分析结果表明:位移响应减震幅值分别提高15.1%和22.8%,速度响应减震幅值分别提高15.1%和21.9%,具有较优的减震控制效果。 2022年04月15 00:00 2022年02期 8 12+20 0 马振超, 李会通,司江舸 基于PLC的多模式液压夹紧装置控制系统设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210697 以提高液压夹紧装置的控制适应性为目标,设计了一种基于PLC的多模式液压夹紧装置及控制系统。首先,以液压缸、换向阀、储能器为硬件核心完成了夹紧装置的系统设计,并利用AMESim绘制了液压系统原理图。其次,通过压力传感器、比例反馈换节搭建了多模式控制系统,在对夹紧对象所受压力进行自动实时检测的同时,通过对比例反馈环节实现对储能器的有效控制保持加紧压力,提高夹紧装置的可靠性。最后,以FX2N系列PLC为控制核心进行了I/O分配并进行了程序设计,绘制了控制系统的基本功能流程图。本研究通过PLC对液压系统的有效控制,增强了夹紧装置的适用性。 2022年04月15 00:00 2022年02期 13 15+35 0 王亚楠,郑 凯 交流电机变频调速装置的设计与研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20211013 为了验证交流电机变频调速的机理、系统辨识与仿真和实际控制的区别联系,设计一套交流电机变频调速装置。通过对变频调速机理分析,进行系统辨识与仿真,变频调速装置设计,基于装置对PID控制与模糊PID自整定控制算法研究;通过装置进行实验,验证装置设计的合理性与算法的可行性。实验结果表明,随着频率的改变,转速也随之改变;模糊自整定PID控制算法可以实时辨识控制对象的特征参数,实时改变其控制策略,且优于系统辨识与仿真的PID控制。 2022年04月15 00:00 2022年02期 16 20 0 付 乐1,杨林初1,2*,朱鹏程1,赵 忠1 用于滴灌带生产的混合物料输送系统设计与应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20211004 滴灌带原料由密度不同、粒径差异较大的多种物料混合而成,在远距离输送过程中会出现物料分层、回潮现象,导致生产设备废品率上升。因此,研究开发一种适用于复杂供料环境,能够体现自动化应用水平,兼顾冗余性与精确性的自动供料系统,解决混合物料输送过程存在的物料分层、混合质量差、工效低等问题。系统综合运用了湿度检测技术、PLC自动控制技术和远程操作/监控技术,共由物料预处理系统,物料输送系统,辅料称量设备、电气控制系统,集中监控系统等五部分组成。 2022年04月15 00:00 2022年02期 21 26 0 刘雪林,王荣县 基于STM32的物联网智能家居系统设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210989 物联网的发展加快了智能家居、智能工业的改革创新步伐,为人们远程监控家庭或工厂中的设备提供了更多解决方案。通过调查和研究,该文设计出一套基于STM32单片机的物联网智能家居系统,解决了人们远程监测和控制家庭设备与环境的具体问题。该系统基于STM32集成了温湿度检测、光照度检测、烟雾或有害气体检测与报警等功能,这些通信数据主要利用MQTT协议且依赖阿里云物联网平台提供的Topic机制来发布,并且可在手机微信小程序实时显示以上功能。测试结果证明,只要该系统稳定连接WIFI网络并持续运行,就可成功的根据指定的命令对设备进行操作。由于这套设备是由比较小型且资源量不大的嵌入式单片机完成,因此该解决方案还比较节省能源和成本。 2022年04月15 00:00 2022年02期 27 31 0 岳 骏1,解乃军2 一种车身侧板焊接工作站的设计与实现 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210952 针对传统的车身侧板焊接工作环境差、技工缺乏、生产效率低等现象,以西门子PLC控制器为核心,综合运用全数字化自动控制技术、传感器技术、线激光寻位技术等,设计了一种车身侧板焊接工作站。试生产结果表明,该工作站运行稳定、安全可靠,定位精度高,可以大大提高车身侧板焊接的生产效率和工艺一致性,节省了大量的人力成本,满足了企业的预期要求。 2022年04月15 00:00 2022年02期 32 35 0 李 阳,李 占,王成龙,孙阳阳,顾伟康 基于机器视觉的六面外观检测与分拣系统的设计与实现 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20220060 为了实现产品六面外观检测并剔除不合格品的自动化作业问题,设计了一种基于机器视觉的六面外观检测与分拣系统。首先,初步构思了一套检测与分拣系统整体方案,并设计了一种高速平移搬运机械臂;其次,详细分析、计算了视觉检测参数,设计了一整套可实现6自由度调整的视觉安装机构,并给出了视觉检测程序的工作流程及若干图像处理方法;再次,介绍了一检单元的主控流程;最后,制作了一台样机,用以验证分拣系统的科学性和准确性。测试结果表面,系统运行稳定,外观检测准确,提高了外观分拣作业的自动化程度。 2022年04月15 00:00 2022年02期 36 41+45 0 沈正华,黄金梭,仇文奎 基于工业互联网的智能装配生产线软件架构设计与研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20220036 工业互联网技术是智能制造系统的重要基础,是实现智能制造的核心,在智能制造生产体系中有着重要的作用,其快速的发展,有效促进了设备间数据的传递、共享与分析,满足了企业智能化生产方面的需求,使企业的生产组织更加优化、高效。该文以智能装配生产线为平台,设计了智能装配生产线控制系统的总体软件架构,将工业机器人技术、PLC技术、视觉检测技术、人机界面技术及RFID技术通过工业互联网有效结合,完成了企业产品的智能化装配生产过程。 2022年04月15 00:00 2022年02期 42 45 0 梁盈富,魏 进,王 谊 基于时间最优的工业机器人关节空间轨迹规划 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210962 以六自由度工业机器人为研究对象,为解决运行轨迹不平滑而导致机械冲击,提高机器人的运行效率和平衡性,提出一种基于二次抛物线加速度连续的关节空间时间最优轨迹规划算法。首先,基于匀加速-匀减速运行方式,根据电机最大速度和最大加速度参数,推导出运行位移、速度和加速度以及最小运行时间的计算公式;其次,基于梯形运行方式,引入速度同步系数和加速度同步系数两个参数,用来解决各关节运行同步的问题;然后,基于二次抛物线运行方式,推算出位移、速度和加速度关于时间的表达式,并给出算法设计流程图;最后,使用MALAB进行算法仿真验证。结果表明,该算法保证了加速度、速度和位移的连续,实现各关节同步运行和时间最优,确保机器人平滑高效地运行。 2022年04月15 00:00 2022年02期 46 50 0 张华文1 2 ,刘子亮3 基于S7-1200PLC和时域分析的工业机器人移动轨迹最优化规划方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20211026 受到规划算法的影响,导致工业机器人协同规划过程的平均求解耗时较高。因此,提出基于S7-1200PLC和时域分析的工业机器人移动轨迹最优化规划方法。针对工业机器人的实际工作环境,提取轨迹规划约束条件,并依托于S7-1200PLC,设计轨迹跟踪控制器,参数化预测时域内的工业机器人移动轨迹控制增量,建立滚动时域轨迹规划算法,结合滚动规划框架,得到最优的工业机器人移动轨迹最优化规划序列。实验结果表明:所提出的最优化规划方法协同规划求解耗时,相比其他两种方法,降低了51.52%、60.25%。 2022年04月15 00:00 2022年02期 51 55 0 唐兴贵,和文云,马志艳,赵国宏 基于机器学习的湿化仪温度预测建模与仿真 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210950 高流量呼吸湿化仪作为一种典型的非线性、大滞后且对象参数随流量变化的变结构温度控制系统,出气温度会随流量不断变化且易受到各种参数影响。鉴于对象的特殊性及复杂性考虑,无法通过传统的机理建模方法进行模型搭建。针对这一问题的出现,以大量的历史数据为基础,使用机器学习方法进行建模。整个建模过程,选用多元线性回归、随机森林和支持向量机三种算法进行模型训练;在性能效果评估方面,选用可解释方差(VS)、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)、判定系数(R2)四种指标进行效果评估。仿真实验结果表明,在不同工况条件下,三种模型皆可以对出气温度做出预测,且通过性能对比分析,相同条件下随机森林的预测效果要优于另外两种算法。实现对出气温度预测,不仅使湿化仪的性能得到提升,同时对于仪器的安全使用也具备一定的指导意义。 2022年04月15 00:00 2022年02期 56 61+115 0 陈龙龙,李 凌 站台门门控单元远程在线程序升级技术设计与实现 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210992 站台门门控单元是站台门系统的重要组成部分,该文采用CAN总线的在线升级技术,通过把F1ash升级控制程序搬移到RAM中运行,利用 F1ash281x_API函数库烧写应用程序的方法,实现对门控单元程序的升级。另外,在线升级不影响原有程序的运行,不需预先固化底层程序,可对所有程序代码段重新编成,解决了站台门门控单元在线系统升级换代的问题。同时,在线程序升级技术在调试阶段对门控单元参数的修改等起到至关重要的作用。 2022年04月15 00:00 2022年02期 62 66 0 尹恩华,高振天,孙 奎 基于机器视觉的托盘生产线上原料木板的识别 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210923 传统木制托盘生产的上料方式多为人工徒手上料,不仅效率低下,而且托盘生产时的巨大噪音还会危害上料工人健康。为了提高木制托盘的生产效率,保护上料工人,该文提出一种基于机器视觉的托盘生产线上原料木板的识别算法。首先,对获取的图片进行图像预处理,提高信噪比,方便后续的特征提取;其次,使用形态学细化(骨架提取)算法配合八邻域定位算法获取离散的特征点信息;之后,使用特征点匹配算法让原料木板与特征点相互对应;最后,利用木板尺寸信息与木板特征长度构建分类器对原料木板进行类型判断,同时根据特征点计算木板位置坐标。实验表明,这套原料木板识别算法简单有效,识别准确率达到96%,满足托盘生产线的上料需要。 2022年04月15 00:00 2022年02期 67 71+125 0 滕 腾,樊春玲,张春堂 动车组驱动装置故障模式分析及风险评估 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20220018 动车组转向架的检修质量直接关乎行车安全,驱动装置作为转向架重点部件,为提高其检修品质,该文将驱动装置的可靠性进行分解,并根据实车故障数据分析制定了驱动装置故障先验模式,再结合三维仿真分析和实车数据完善了驱动装置故障后验模式,同时推导了驱动装置故障风险顺序数RPN的计算权重,设计了计算方法,将实车故障数据按故障模式和RPN进行归纳整理,得出驱动装置不同类故障的针对性检修方法,对指导优化驱动装置的维修策略,提高其检修品质有着积极的促进作用。 2022年04月15 00:00 2022年02期 72 75+125 0 朱亚楠,李冰毅,房 楠,崔 晶 高速公路建设远程视频监控系统的设计与实现 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200692 针对中国高速公路传统视频监控系统成本高、维修复杂、数据交互困难等问题,该研究通过利用沿高速公路路边分布的密集部署的摄像机设施,建立了远程视频监控系统。该系统在大数据分析平台上将监视到的沿高速公路的实时视频数据进行可视化处理,针对恶劣空气通过分析空气能见度和监测图像特征的耦合变化来解决能见度值,采用基于深度学习的目标检测算法实现大数据的处理和计算,引入GIoU指标作为边框损失函数对YOLO-V3网络模型进行精确度改进,实验表明,相比于传统L1与IoU指标损失函数,GIoU损失值在迭代次数为20 000次时只有0.1,综合效果最好。 2022年04月15 00:00 2022年02期 76 80 0 倪四清1,左光恒2,张 俊2 三相不平衡对剩余电流保护器误动的影响分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20211039 剩余电流保护器是低压系统保障人身以及设备安全的重要设备,但是谐波、三相不平衡等因素会导致剩余电流保护器发生频繁误动,甚至使其无法投入使用。针对低压配电网三相不平衡系统,综合考虑三相线路阻抗、漏阻抗及负载的不平衡情况,建立了三相不平衡系统漏电流仿真模型,然后在多种不平衡程度及负荷水平下,对系统的漏电流进行了仿真分析。结果表明,在三相线路阻抗或漏阻抗不平衡下,系统的漏电流很小;在三相负荷不平衡的情况下,系统的漏电流较大,且负荷水平及【】【】负荷不平衡度越高,漏电流越大。因此,负荷水平及负荷不平衡度是剩余电流保护器频繁误动原因之一。 2022年04月15 00:00 2022年02期 81 85 0 吕新东1,单 强1,刘 辉1,尹 涛1,施金志2 基于IBA-LSSVM的轨道交通辅助逆变器故障诊断 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20211046 为降低轨道交通列车辅助逆变器(SIV)中三相逆变桥IGBT开路故障的排查难度和保障列车安全运行,对常见的多种IGBT故障进行诊断。提出了改进的完全自适应噪声集合经验模态分解方法(ICEEMDAN)、改进的蝙蝠算法(IBA)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)模型参数相结合的故障诊断方法,来改善特征提取效果和诊断精度。通过MATLAB仿真实验可以看出,相较于蝙蝠算法(BA)优化LSSVM,粒子群算法(PSO)优化LSSVM,IBA- LSSVM模型在诊断速度和精度上都具有很大优势。 2022年04月15 00:00 2022年02期 86 90 0 张佳佳1,2,高军伟1,2 圆柱形压电换能器的测井声场有限元仿真 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210996 为了研究圆柱形压电换能器测井声场特性,该文采用有限元ABAQUS中动力学隐式算法和动力显式算法相结合的方法,借由压电单元、声学接触单元及无限单元解决了压电耦合、流固耦合及截断返回(波)问题,建立了圆柱形压电换能器的声波测井有限元-无限元耦合分析模型,通过重启动分析方法,完成了对整个声波测井过程的仿真分析。结果表明,通过与有限差分法结合完全匹配层(PML)的算法对比,该文建立的声波测井有限元-无限元耦合分析模型在解决测井声场分析问题上具有较高的可靠性。在激励电压作用下,于井轴接收到的返回波的声压量级衰减严重,而测井环境中的流体介质密度、固体介质密度对于井轴接收到的返回波的声压量级衰减影响较小。 2022年04月15 00:00 2022年02期 91 96 0 王 晨1,姜 鑫2 基于点云数据的砼地面平整度可视化方法研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210969 砼地面平整度是地面施工的主要指标之一,精准测量砼地面平整度可提高施工效率。结合三维激光扫描技术与WebGL技术,提出基于点云数据的砼地面平整度可视化方法。利用三维激光扫描仪获取砼地面平整度的点云数据,预处理后经迭代最近点法(ICP)对点云数据精确配准;用随机抽样一致算法(RanSac)拟合出标准面模型,通过局部凸连接(LCCP)方法判别点云数据的凹凸性;最后,结合WebGL技术实现平整度信息的Web端可视化。实验表明:该方法在Web端展现地面的平整度信息,为调整砼地面平整度提供依据。 2022年04月15 00:00 2022年02期 97 101 0 杨小燕1,陈登峰1,于军琪1,于 光2,王帅举3 基于BP神经网络PID机房温度控制研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210940 基于一种适用于数据中心信息机房温度调节的通风地板,利用计算流体力学搭建了房间系统数学模型,设计BP神经网络控制规则对传统的PID控制进行优化从而提升控制效果。利用Matlab中S函数的编写对控制器进行设计,并用Simulink搭建传统PID与BP神经网络PID的温度控制系统。仿真结果表示添加了BP神经网络算法的PID控制器效果稳定性提升了40%,超调量变小且无静差。将控制方法应用到机房温度分布不均匀的实际工程中,结果显示所提方法能够保证机房温度均匀分布,节能效率显著提升。 2022年04月15 00:00 2022年02期 102 106 0 苏 杨1,余 萱1,卢 翔1,田紫锋2 基于多元逐步回归的带钢性能预测模型 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210942 为了挖掘冶金产品关键工艺参数与成品性能间的关系、实现特定牌号性能自动预测,构建了带钢性能预测模型。模型基于多元线性回归的机器学习方法和数据挖掘方法,构建了牌号性能影响因素知识库,通过大量真实生产环境数据,分析其相关性和性能影响因素。实验过程基于2020个预测样本的数据集,其中选择1616个样本作为训练集,404个样本作为测试集,每个样本包括24 种属性,对成品性能Y1和Y2进行了单独训练和预测,均方差结果仅为0.018 2和2.937 1×10-5。实验表明,该性能预测模型预测准确率高,有效命中率达到90%以上,具有良好的应用前景。 2022年04月15 00:00 2022年02期 107 111 0 董维振1,陈 燕1*,李媛媛2 一种配电线路漏电流精确计算方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210991 漏电流的准确计算对于保证人身和设备安全是非常重要的。由于非线性电力电子器件的广泛应用,配电线路的漏电流为交直流混合复杂信号,目前的计算方法难以精确计算。为此,提出了一种结合全相位傅里叶变换的方均根值算法。以漏电流仿真值作为基准值,根据采样数据的方均根值、基准值以及全相位傅里叶变换的计算值来计算配电线路的漏电流,高效准确。算例证明了算法的准确性与有效性,为配电网漏电流的准确计算提供了一种新方法。 2022年04月15 00:00 2022年02期 112 115 0 周连凯1,张 颖2,伏 睿2,易 庚1,崔 翔1,李彦彦3 航空热加工设备计量保障数字化系统研发与应用研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20210971 航空领域热加工设备运行参数的精确实时监测是保障热加工工艺的重要手段,科学完善的数字化系统是实现实时精确监测的有效途径。针对航空热处理单元的11台热加工设备,开展数字化计量保障系统分析、研发和应用,集成监测和计量热加工设备重要参数,实现了热加工设备的集中管控、工艺管理、生产计划管理、TUS检测管理等全过程的数字化,提升了热加工设备运行状态和过程质量集中监控的科技水平,为航空热加工工艺过程管理,计量保障水平的提升和推广应用做出示范。 2022年04月15 00:00 2022年02期 116 120+130 0 王浩军,王 伟,缑飞鹏,黄成功,罗云泽,吉建丽* 基于实时操作系统的电子控制器仿真验证环境设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20211074 航空发动机作为整个飞机中的核心部件,发生任何故障都会对飞机造成严重的威胁,电子控制器作为发动机系统的中枢指挥,承担着发动机控制、紧急情况响应等关键任务。为保证航发控制器能可靠高效地工作,必须要对其进行全方位、多角度、广范围的迭代验证。硬件在环仿真平台够进行电子控制器全状态功能与性能的仿真模拟,能够有效节约成本、缩短研发周期、降低试车风险,已成为发动机控制器研制过程中的关键技术之一。该文研制了一套仿真验证平台,该平台借助LabView与VeriStand软件,配合各类板卡能实现涡轴发动机控制系统的实时仿真、可对电子控制器进行全功能、性能的仿真验证,为电子控制器的研制提供了有力可靠的支撑。 2022年04月15 00:00 2022年02期 121 125 0 刘 远,杨恒辉,葛洋洋 基于电动模拟负载的电机控制实验系统设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20211056 实际工业系统中,电机的负载形式多种多样且具有很强的非线性,因此对电机的控制算法提出了很高的要求。目前实验室电机控制相关实验项目中,电机恒定或变化的负载不易获得,很大程度限制了电机控制算法的验证,与工业实际情况有很大的差距。该文设计了基于电动模拟负载的电机控制实验系统,将磁粉制动器与交流电动机同轴连接,通过控制磁粉制动器使其模拟交流电机的负载。搭建了实验系统平台,并对系统进行调试,达到各项参数指标要求。通过实验平台可以开展信号处理、控制算法研究等实验,对同类实验设备的研制具有借鉴意义。 2022年04月15 00:00 2022年02期 126 130 0 耿智军1 ,李宗帅1,刘 迪2