检索结果-南通市图书馆

作者：曲怡霖南京航空航天大学

学位级别：硕士

旋翼是为直升机飞行提供升力的核心构件,旋翼桨叶在服役期内受力情况十分复杂,极容易发生损坏。桨叶处于振动的工作环境,可直接利用振动作为外部激励获得输出响应。因此本文重点研究在振动环境下的直升机旋翼桨叶损伤检测方法。论文首... 详细信息

旋翼是为直升机飞行提供升力的核心构件,旋翼桨叶在服役期内受力情况十分复杂,极容易发生损坏。桨叶处于振动的工作环境,可直接利用振动作为外部激励获得输出响应。因此本文重点研究在振动环境下的直升机旋翼桨叶损伤检测方法。论文首先利用改进的小波包节点重构算法对振动响应信号进行分解,提取小波包相对能量为原始损伤特征。其次,应用流形学习技术对原始特征进行降维处理,去除原始特征中的冗余和噪声信息,实现二次特征提取。再次,设计了两种自适应集成神经网络,一种用来识别桨叶的损伤类别,一种用来识别桨叶的损伤位置和损伤程度。最后,搭建了实验平台,以复合材料缩比尺寸的桨叶试件为研究对象,开展了直升机桨叶的损伤识别试验,并根据试验结果,分析了不同特征选取方法和降维方法对识别结果的影响。研究显示,小波包能量特征能准确揭示桨叶的损伤状况;在开展桨叶损伤类型识别时,SNE降维方法的识别具有较高的准确率,而在识别桨叶损伤程度和损伤位置时,PCA降维方法的识别效果较好。自适应集成神经网络相较于单个传感器对应的神经网络而言,显著提高了识别的准确率。

关键词：直升机桨叶振动环境损伤检测流形学习小波包变换集成神经网络

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基于深度学习的驾驶员安全状态监测算法研究

基于深度学习的驾驶员安全状态监测算法研究

作者：袁婷婷南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,由于驾驶员的分心驾驶造成的交通事故逐年增加,驾驶员的驾驶失误是导致交通事故的核心要素。此外,无人驾驶的研发和智能驾驶辅助系统都需要在驾驶过程中监测驾驶员状态。目前的大部分监测系统仅利用驾驶员的面部表情、视线方向... 详细信息

近年来,由于驾驶员的分心驾驶造成的交通事故逐年增加,驾驶员的驾驶失误是导致交通事故的核心要素。此外,无人驾驶的研发和智能驾驶辅助系统都需要在驾驶过程中监测驾驶员状态。目前的大部分监测系统仅利用驾驶员的面部表情、视线方向等判别驾驶员是否疲劳,对于判别驾驶员状态同样重要的手部运动、头部姿态角等缺乏研究。为了规范驾驶行为以提高道路交通安全,本文基于深度学习研究了包含头部姿态和身体姿态的驾驶员安全状态监测算法。首先,为了实现高精度的非接触式驾驶状态监测,本文设计了一种基于深度学习的驾驶员安全状态监测系统。该系统首先采集驾驶员的头部姿态和身体姿态图像,然后通过检测算法对当前的驾驶状态进行危险等级判别。其次,本文提出了一个两阶段级联的轻量型卷积神经网络,将驾驶姿态检测任务分为驾驶员的身体关节点定位任务和驾驶姿态分类任务。使用两阶段级联的多特征聚合结构和多任务学习策略使网络学习到更加精确和通用的特征表示。实验表明,级联结构和多损失函数策略对模型预测精度提升2.95%。最终模型的参数量仅有0.7M,计算量207.3M,关节点定位精确度可以达到95.30%,分心驾驶姿态分类精度可达98.30%,可以实现驾驶员驾驶姿态的实时检测。最后,本文使用迁移学习,以ResNet50为网络的特征提取模块,将头部姿态角的分类任务和连续姿态角的回归任务相结合构建了一个多损失融合网络。研究了用于分类的角度间隔和总损失函数中的超参数值对网路精度的影响,并选定最佳参数。该模型的三个姿态角的平均预测误差为2.66°,偏航角预测误差可低至1.85°。

关键词：人体关节点定位头部姿态估计级联结构多任务学习分心驾驶

新型双浮筒直驱式波浪发电装置结构设计与控制方法研究

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新型双浮筒直驱式波浪发电装置结构设计与控制方法研究

作者：刘稳南京航空航天大学

学位级别：硕士

波浪能作为一种新兴能源,因其丰富的开采资源、便利的开采条件、较高的能量密度而拥有广阔的开发前景。针对波浪能能量采集这一热点命题,本文设计了一款基于Halbach永磁体阵列直线电机的双浮筒直驱式波浪能采集装置,并对装置的受力、电... 详细信息

波浪能作为一种新兴能源,因其丰富的开采资源、便利的开采条件、较高的能量密度而拥有广阔的开发前景。针对波浪能能量采集这一热点命题,本文设计了一款基于Halbach永磁体阵列直线电机的双浮筒直驱式波浪能采集装置,并对装置的受力、电磁与输出等特性进行了仿真分析,通过实验对装置的工作性能进行验证。本文的主要工作如下:(1)依据小振幅波理论及弗汝德—克雷洛夫假定法,推导出长方体理想浮体在规则波浪中所受的波浪力,结合水动力方程及牛顿第二运动定律,建立了浮体在波浪中受力的运动方程,并从时域与频域分别探讨了浮体最大输出功率的情况。(2)设计了基于Halbach永磁体阵列的直线电机,并在有限元仿真条件下对直线电机的相关电磁与输出特性进行分析。通过数值仿真,对所设计的双浮筒直驱式装置在浮筒长度、浮筒吃水与波浪高度三种自变量下的输出平均电磁功率与功率捕获比进行了研究分析。并将双浮筒与单浮筒装置进行建模仿真比对,结果显示,所提出的双浮筒装置具有较大优势。(3)以最大功率输出为目标,将浮筒受力模型等效为电路模型进行分析,得出了不同波况下发电装置输出电磁功率随电磁阻尼系数变化的关系曲线。采用遗传算法、前馈解耦与空间矢量控制策略,实现了装置q轴电流对参考值的追踪。在定负载与最大功率追踪控制两种情形下,分析了装置的跟踪控制效果,验证了装置控制策略的有效性。(4)制作了基于Halbach永磁体阵列直线电机及双浮筒直驱式波浪能采集装置原型样机,在固定波况及负载下,结合对直线电机与能量采集装置的仿真结果,通过实验室运动模拟平台测试,电机输出三相电压波形幅值达到18.5V,平台测试实验所得三相电压幅值达到理想仿真条件下的约73.8%左右,通过波浪池试验,波浪能采集装置能够输出10.6V最高电压,瞬时发电功率峰值达到8.746W。经过水槽试验比对,双浮筒装置瞬时功率峰值与平均功率分别比单浮筒装置多输出10.71%及39.41%,实际工作输出特性得到进一步提升。通过波高、波浪周期及浮筒吃水三个角度,对比有限元仿真结果,分析三种变量对双浮筒装置输出功率的影响,最终验证试验结果。相关实验表明,所提出的基于Halbach永磁体阵列的双浮筒直驱式波浪能采集装置具有较好的电磁特性和电能特性,研究成果具备较好的应用前景。

关键词：波浪能能量采集 Halbach永磁阵列双浮筒直驱式装置最大功率输出控制

基于CAN数字化校园一卡通系统消费终端研究

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基于CAN数字化校园一卡通系统消费终端研究

作者：周媛南京航空航天大学

学位级别：硕士

CAN是一种基于事件触发机制的串行通信总线,为了适应校园一卡通系统通信特点,扩充终端设备容量,充分利用校园现有以太网资源,发挥以太网在无线拓展等方面的优势,适应大型校园信息一体化趋势,实现了基于CAN数字化校园一卡通系统。本... 详细信息

CAN是一种基于事件触发机制的串行通信总线,为了适应校园一卡通系统通信特点,扩充终端设备容量,充分利用校园现有以太网资源,发挥以太网在无线拓展等方面的优势,适应大型校园信息一体化趋势,实现了基于CAN数字化校园一卡通系统。本文将消费子系统从数字化校园一卡通系统中分解出来,以分布式消费子系统的体系结构、网络结构、功能列表和协议栈设计为基础,建立消费终端与数据中心交互的基本条件。对消费终端的外设资源和存储资源进行了规划,为消费终端应用开发设计了面向方面的敏捷开发模型,运用退避原理为软件在线升级设计了流量控制机制。在CANET-100二次开发的基础上,实现了数据中心通信管理器包含的数据采集与处理软件。为了支持消费终端与数据中心完成交易数据闭环,研究了嵌入式数据库若干关键问题。在研究CAN协议基础上,讨论了CAN总线故障自动恢复、CAN总线系统构建、CAN位定时配置和CAN与以太网融合的关键因素。为了满足数据传输实时性要求,在设计结构化的CAN帧ID和分析数字化校园一卡通系统特点的基础上,设计了一种动态和静态结合的混合总线调度算法。为了运用OPNET对算法进行仿真分析,设计了一种能够有效支持总线调度策略的CSMA/CA处理机模型。

关键词： CAN 以太网面向方面的敏捷开发模型嵌入式数据库总线调度策略

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基于RFID的无线无源应变检测技术研究

基于RFID的无线无源应变检测技术研究

作者：张雨枫南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着现代工程结构的增多,对结构健康监测技术的需求日益增加。RFID技术由于具有读取便捷、动态实时通讯的优势被应用于结构健康监测中。针对目前RFID应变传感器在实际使用过程中存在无法真正做到无线无源以及检测速度慢等问题,本文对RFI... 详细信息

随着现代工程结构的增多,对结构健康监测技术的需求日益增加。RFID技术由于具有读取便捷、动态实时通讯的优势被应用于结构健康监测中。针对目前RFID应变传感器在实际使用过程中存在无法真正做到无线无源以及检测速度慢等问题,本文对RFID应变传感器的相关技术进行了研究,并提出了提高无线无源式RFID传感器应变检测速度的方法。本文主要工作如下:首先,将基于传输线模型设计的传统微带天线应变传感器与RFID芯片结合设计出了矩形短截线应变传感器,面积相比于传统微带天线减小了40.1%。在此基础上,研究了一种基于反射信号强度(RSSI)的扫频应变检测方法,并采用该方法对传感器的应变-谐振频率关系模型进行了仿真,结果表明,其与采用基于回波损耗的应变检测方法得到的结果基本一致,证明了该方法的可行性。为进一步提高应变检测速度,提出了一种基于RSSI的定频应变检测方法。其次,利用基于RSSI的定频应变检测方法对矩形短截线应变传感器进行了实验研究。对初始数据进行预处理后,研究了单一频率下传感器所测的RSSI与应变之间的关系,之后通过实验对传感器的静态特性进行了定量表征。为了减小测量误差,进一步研究了读取距离与RSSI的关系,据此对应变检测结果进行了修正,使得误差比修正前减小了14.4%。最后,为满足对快速应变检测的需求,设计了一种新型输入阻抗型RFID应变传感器。对与RFID芯片相连的偶极子天线进行了设计,之后,对传感器的总体方案及电路进行了设计,并利用无线通讯应变检测方法对传感器整体传感性能进行了测试。测量结果表明,单次应变检测时长缩短至0.125s。

关键词： RFID传感器无线无源传感器应变测量微带天线反射信号强度

基于压电材料的多方向振动能量收集系统的研究

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基于压电材料的多方向振动能量收集系统的研究

作者：李彬南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,对能量收集的研究越来越多,这主要归功于无线技术和低功耗电子设备的进步。通过将能量收集系统和低功耗电子设备的结合,可以解决很多问题,譬如电池寿命有限。由于压电材料具有良好的机电耦合性,作为一种传统的功能材料,其在现代... 详细信息

近年来,对能量收集的研究越来越多,这主要归功于无线技术和低功耗电子设备的进步。通过将能量收集系统和低功耗电子设备的结合,可以解决很多问题,譬如电池寿命有限。由于压电材料具有良好的机电耦合性,作为一种传统的功能材料,其在现代机电系统中有着极大的优越性。本论文选用质地柔软的PVDF压电薄膜,通过将其粘贴在一个大、小立方体结构的弹簧片上,对外界的振动进行能量收集,并且设计一种多源异相充电电路将收集到的能量有效的储存到储能元件当中。文章从机电转换的结构设计开始,通过几种方案的对比,最终采用一种大、小立方体结构,用ANSYS分析了该结构的振动特性以及该结构中能量转换条的特性。研究表明,通过选用合适的弹簧片参数和小立方体的质量,可以使整个结构的共振频率达到自己的预设值,从而提高整个能量收集系统的收集效率。文中还设计了一种全新的多源异相充电电路。用multisim分别对经典能量收集电路、同步电荷提取电路、同步开关电感电路和多源异相充电电路进行了仿真,仿真结果表明,所设计的充电电路是有效的,在不考虑电路本身功率消耗的情况下,能有效的提高能量收集的效率。文中最后对所设计的整个能量收集系统进行了实验验证。实验结果表明,本课题从机电耦合结构到充电电路的设计均完全可行,能达到有效提高能量收集效率的目的。

关键词：能量收集多方向振动压电材料大、小立方体结构多源异相充电电路

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智能割草机器人避障及路径规划研究

智能割草机器人避障及路径规划研究

作者：王子萌南京航空航天大学

学位级别：硕士

传统的机器割草方法需要人工的参与,是一个繁重且枯燥的过程,因此需要一种智能割草机,自主地执行割草作业。为了使割草机作业时既没有遗漏,又费时少,代价低,论文进行了割草机相关路径规划和避障等关键技术的研究。论文的主要研究工作如... 详细信息

传统的机器割草方法需要人工的参与,是一个繁重且枯燥的过程,因此需要一种智能割草机,自主地执行割草作业。为了使割草机作业时既没有遗漏,又费时少,代价低,论文进行了割草机相关路径规划和避障等关键技术的研究。论文的主要研究工作如下:（1）进行了静态环境下的全局路径规划策略研究。利用生物激励神经网络算法实现全区域覆盖,对原算法中容易陷入“死区”的问题进行了改进,利用A*算法规划出一条最短的路径“脱困”,并用五种模板进行了路径优化。进行了仿真验证,结果表明,改进后的算法能提高割草机工作效率。（2）研究了点到点避障算法。对于已知障碍的情况,采用人工势场法作为避障算法,通过重新定义引力斥力公式,提出了一种新的行走方向粒子群算法来确定下一步的方向;对于环境中存在未知的障碍物的情况,利用激光雷达采集到的障碍物信息进行绕行避障。在Matlab中对已知和未知障碍两种情况的避障算法进行了仿真,结果表明,两种情况下都能达到较好的避障效果。（3）对智能割草机的系统进行了总体设计,建立了割草机的操作平台。其中硬件系统包括电机驱动模块、电源设计模块、信息采集模块、姿态控制模块、导航定位和蓝牙模块等。在此基础上,在Keil开发平台上编写了每个模块的相关软件。（4）利用建立的智能割草机平台,进行了智能割草机行走、全区域覆盖和避障试验,结果表明,智能割草机能自主完成指定区域内的覆盖和避障。

关键词：智能割草机路径规划避障生物激励神经网络人工势场法粒子群算法

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智能化流量积算控制仪研究

智能化流量积算控制仪研究

作者：陈力南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,伴随着工业生产、医疗卫生等领域的技术进步,人们对流量计量提出了更高的要求,而在全球自然资源供应日趋紧张的今天,提高流量测量精度更具有举足轻重的现实意义。本文以一种新型的差压式流量计——纺锤体流量计作为流量测量前端... 详细信息

近年来,伴随着工业生产、医疗卫生等领域的技术进步,人们对流量计量提出了更高的要求,而在全球自然资源供应日趋紧张的今天,提高流量测量精度更具有举足轻重的现实意义。本文以一种新型的差压式流量计——纺锤体流量计作为流量测量前端,结合嵌入式技术和RS-485串行通信技术,共同构成智能化流量积算控制仪系统。本着小型化、智能化的原则,该积算仪采用SST公司的微控制器SST89E564RD作为控制核心,并设计了由数码管和矩阵式键盘组成的人机对话接口。在测量过程中,系统以流量计节流所获得的差压信号作为主信号、绝压和温度信号作为补偿信号进行流量积算,这三种信号分别由相应传感器感知后,经各自的物理信号测量电路转换为电信号,再由A/D转换模块转变为数字量,交微控制器进行处理、积算。置于测量现场的多台积算仪与上位PC机之间可以通过RS-485串行总线进行数据传输,构成高精度的分布式测量网络。采用纺锤体流量计作为测量前端,成功的解决了传统节流装置测量精度低、压力损失大等缺陷,配以专用的积算仪系统,不仅避免了通用变送器与通用积算仪之间多次A/D、D/A转换所造成的精度损失,提高了测量精度,还简化了系统结构,使仪表的安装更加方便,具有很高的实用价值。

关键词：流量测量智能仪表纺锤体流量计流量积算仪微控制器

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多浮筒直驱式海波发电装置设计及参数优化

多浮筒直驱式海波发电装置设计及参数优化

作者：潘超南京航空航天大学

学位级别：硕士

经济与社会的发展对能源的需求日益增加,而传统能源又存在资源短缺、开采困难和环境污染等问题,这些因素促使人们不断探索开发可再生新能源。波浪能作为一种取之不尽的清洁能源,许多国内外研究机构和新能源企业投入了大量精力进行开发... 详细信息

经济与社会的发展对能源的需求日益增加,而传统能源又存在资源短缺、开采困难和环境污染等问题,这些因素促使人们不断探索开发可再生新能源。波浪能作为一种取之不尽的清洁能源,许多国内外研究机构和新能源企业投入了大量精力进行开发。当前研究较多的波浪能采集技术采用多级能量转换的方式,中间能量转换环节导致换能效率损失较大。鉴于上述问题,本文设计了一种基于直线发电机换能结构的海浪发电装置。本文基于微幅波理论,建立了典型海域的波浪模型,设计了多浮体海浪发电装置的总体结构,对受波体结构进行了动力学建模;通过优化,得到了典型波浪作用下多浮体系统的最优阻尼;通过COMSOL软件对发电机的轴向充磁、径向充磁、Halbach充磁三种充磁方式进行了电磁学仿真,通过分析比较,确定了轴向充磁方式;对换能结构在轴向充磁下的磁路进行了理论分析和参数优化;通过MATLAB数值分析,获得了该换能结构在典型波浪作用下的电能输出特性,设计了buck-boost阻抗自适应匹配电路做为电能后处理电路;最后,制作了电磁换能结构的缩比模型,并对其性能进行了测试。多浮筒海浪发电装置电磁换能结构的测试数据表明,该换能结构能够在较小的速度激励下产生较大的感应电动势。通过试验还得到了不同激励和不同负载下的感应电动势和输出功率。

关键词：波浪能多浮筒直接能量转换直驱式参数优化

基于LONWORKS现场总线的智能传感器系统的研究

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基于LONWORKS现场总线的智能传感器系统的研究

作者：刘天健南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文主要研究基于LonWorks现场总线的智能传感器系统。LonWorks现场总线是以开放互连通信模型为基础的网络集成自动控制技术。它采用的数字化通信方式、智能化测控设备、全分散控制结构及开放性互连规范,使其可以彻底打破传统传感器系... 详细信息

本文主要研究基于LonWorks现场总线的智能传感器系统。LonWorks现场总线是以开放互连通信模型为基础的网络集成自动控制技术。它采用的数字化通信方式、智能化测控设备、全分散控制结构及开放性互连规范,使其可以彻底打破传统传感器系统信息孤岛的局面,完全符合当今世界传感器系统分散化、网络化、智能化的发展趋势。文章从分析LonWorks现场总线技术的主要特点入手,提出了基于Chip-Based和Host-Based两种结构的智能传感器的设计方案;设计了基于LonWorks总线的远程温度测量和家庭安全防范报警智能传感器系统,初步实现了智能传感器节点与监控计算机之间的双向数据通讯。Chip-Based结构的远程温度智能传感器,包括控制模块、温度探测及变换模块、温度显示及驱动模块、电源模块及其它辅助电路。文章详细叙述了它们的实现方法。Host-Based结构的家庭安全防范报警智能传感器,主要包括MSC1211与3150芯片和485总线的接口电路、控制模块、MSC1211在系统编程模块、电源模块、以及一些辅助电路。在硬件设计的基础上,分别详细阐述了两种结构的智能传感器的软件实现。在Chip-Based结构的远程温度测量智能传感器中,以温度探测及变换接口和温度显示模块接口为研究对象,详细叙述了智能传感器节点的符合LonMark标准的Neuron C应用软件的设计过程;在Host-Based结构的家庭安全防范报警智能传感器中,在研究了MSC1211的通信接口的特性之后,详细阐述了MSC1211单片机、神经元芯片3150的通信程序流程和编程实现。在分析了LonWorks网络服务(LNS)技术之后,深入研究了智能传感器网络监控管理系统的功能设计、功能模块划分以及功能模块的编程实现。最后,将编制的节点应用程序下载到温度测量和安全防范报警传感器节点,以运行管理监控软件的PC机作为服务器,实现了双向数据传输,为进一步进行智能传感器具体应用系统的研究打下了基础。

关键词：智能传感器 LonWorks 现场总线神经元芯片