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基于BLDCM驱动故障容错切换后的转矩脉动抑制

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沈阳工业大学学报 2019年第3期41卷 279-285页

作者：白国长姬淼鑫郑州大学机械工程学院郑州450001

为了抑制无刷直流电机驱动故障容错切换后的转矩脉动,在传统容错状态工作特性的基础上,提出了一种准Z源网络三相四开关逆变器的容错方法.通过故障相的诊断分析,设计了基于准Z源网络三相四开关逆变器的容错拓扑结构.利用MATLAB模拟故障... 详细信息

为了抑制无刷直流电机驱动故障容错切换后的转矩脉动,在传统容错状态工作特性的基础上,提出了一种准Z源网络三相四开关逆变器的容错方法.通过故障相的诊断分析,设计了基于准Z源网络三相四开关逆变器的容错拓扑结构.利用MATLAB模拟故障容错状态,并建立了模拟遁甲钻井系统中无刷直流电机的控制系统实验平台进行实验验证.实验结果与仿真结果具有一致性,验证了准Z源网络三相四开关逆变器的容错方法在抑制转矩脉动,减小电机抖动和噪声上的可行性和有效性.

关键词：无刷直流电机转矩脉动传统容错诊断准Z源网络三相四开关逆变器容错拓扑

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无刷直流电机驱动系统故障诊断与容错控制

无刷直流电机驱动系统故障诊断与容错控制

作者：姬淼鑫郑州大学

学位级别：硕士

钻井工艺对石油工业的发展起着关键作用。传统的螺杆钻具和地面驱动的电动钻具存在工作效率低,能耗大等缺陷。本文研制一种全新的完全不同于现在钻井技术的特殊钻井工艺,即遁甲钻井技术。遁甲钻井设备中所有环节一旦启动工作就不能更换... 详细信息

钻井工艺对石油工业的发展起着关键作用。传统的螺杆钻具和地面驱动的电动钻具存在工作效率低,能耗大等缺陷。本文研制一种全新的完全不同于现在钻井技术的特殊钻井工艺,即遁甲钻井技术。遁甲钻井设备中所有环节一旦启动工作就不能更换,故对可靠性要求极高。电机作为遁甲技术中的钻井执行机构,其性能和可靠性直接决定能否钻到指定位置。采用高效的变频驱动+高效的无刷直流电机是执行机构的最佳选择。逆变器中的功率半导体元器件及其控制电路是最易发生故障的薄弱环节。所以对遁甲电机中的逆变器故障诊断和容错后的工作性能研究很有必要。本文以遁甲钻井电机为对象,建立无刷直流电机的数学模型。针对无刷直流电机最易发生故障的逆变器环节,分析各种故障类型以及各故障状态下工作特性的变化,建立故障诊断表,并结合实际工程中的条件,对故障诊断表实现优化。在诊断出驱动系统发生故障后,对故障位置实现隔离并进行容错运行是关键环节。通过对故障相诊断后的容错研究,提出传统容错状态存在转矩脉动大的不足,并建立了基于准Z源网络三相四开关逆变器的容错拓扑结构。该拓扑根据换相时刻转子位置信息,通过开关选择电路决定电源电压或者准Z源网络输出电压作为电机逆变器直流母线的输入电压,使准Z源直流变换器调整容错逆变器换相时刻的直流母线电压。从而有效抑制转矩脉动,并减小了电机的振动和噪声。最后文章运用matlab/simulink软件搭建无刷直流电机驱动系统故障状态和容错状态的仿真模型,并以TMS320F28335为主控芯片搭建了遁甲钻井电机驱动系统的实验平台,编写了遁甲钻井电机运行时的软件程序,对遁甲电机驱动系统的故障诊断和容错控制进行了仿真研究和实验验证。通过仿真与实验结果中相关参数波形的分析,验证了在容错状态下,准Z源网络三相四开关容错逆变器在抑制转矩脉动上的可行性和有效性。

关键词：无刷直流电机故障诊断准Z源网络三相四开关容错拓扑转矩脉动

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基于空间相关性增强的无人机检测算法

浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 468-479页

作者：张会娟李坤鹏姬淼鑫刘振江刘建娟张弛河南工业大学电气工程学院河南郑州450001 北京理工大学自动化学院北京100081

针对无人机(UAV)体积小、复杂背景下特征难以提取导致被误检和漏检的问题,提出基于自适应上采样和空间相关性增强的无人机小目标检测方法.采用多尺度的空洞卷积获取重要的上下文信息,然后通过注意力特征融合模块抑制多尺度特征融合造成... 详细信息

针对无人机(UAV)体积小、复杂背景下特征难以提取导致被误检和漏检的问题,提出基于自适应上采样和空间相关性增强的无人机小目标检测方法.采用多尺度的空洞卷积获取重要的上下文信息,然后通过注意力特征融合模块抑制多尺度特征融合造成的信息冲突;采用亚像素卷积和双线性插值自适应融合的新上采样方式,融合更多无人机特征信息,同时平衡计算量;对深层特征图的空间局部特征和全局特征采用空间相关性增强策略,提高复杂背景下前景目标的敏感度,增强目标表达和抑制背景噪声.在自制无人机数据集上进行消融实验和对比实验,与原始YOLOv5算法相比,本算法的m AP0.5和m AP0.5∶0.95分别提高了2.4%和2.7%,检测速度能够达到58.5帧/s;在VisDrone2019数据集上进行验证,本算法较YOLOv5算法的mAP0.5和mAP0.5∶0.95分别提高了4.6%和1.3%.

关键词：无人机(UAV) 小目标检测特征融合自适应上采样空间相关性增强

轻量级多尺度特征融合增强的空间非合作小目标检测算法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：刘振江张会娟姬淼鑫卢涛张弛余远金河南工业大学电气工程学院北京理工大学自动化学院

针对深空背景下空间非合作小目标特征提取不充分而检测精度低、空间计算资源有限等问题，本文提出了一种轻量级多尺度特征融合增强和上下文感知的空间目标检测算法。首先，设计一种轻量级多特征下采样模块实现空间非合作目标的多尺度特... 详细信息

针对深空背景下空间非合作小目标特征提取不充分而检测精度低、空间计算资源有限等问题，本文提出了一种轻量级多尺度特征融合增强和上下文感知的空间目标检测算法。首先，设计一种轻量级多特征下采样模块实现空间非合作目标的多尺度特征提取，加强对细粒度特征获提取能力；其次，设计快速双空间金字塔池化模块加强对目标全局上下文特征提取，并聚合局部显著特征和全局特征以提高特征泛化能力；最后，设计跨维度三重特征增强模块对不同维度信息进行全局上下文建模，进一步增强小目标特征信息，抑制易混淆背景信息，从而提高对小目标检测能力。使用VisDrone2019公开的小目标数据集和自建空间态势感知数据集（SSAD）对所提出的检测算法进行验证，实验结果表明：所提出的方法与基准模型YOLOv8n相比，模型参数量减少19.38%，在SSAD数据集上mAP50和mAP50-95分别提高0.2%和1.2%，在VisDrone2019数据集上的mAP50和mAP50-95分别提高2.0%和1.4%。

关键词：空间非合作目标检测小目标检测特征融合上下文信息轻量级网络

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多策略改进粒子群优化AGV模糊PID控制

机床与液压 2024年第9期52卷 44-51,60页

作者：刘建娟吴豪然姬淼鑫李志伟河南工业大学电气工程学院河南郑州450000 河南工业大学机电设备及测控技术研究所河南郑州450000

为解决AGV在复杂环境下控制精度低下、响应速度慢和鲁棒性差等问题,提出一种基于改进粒子群优化模糊PID控制方法。在粒子群算法(PSO)引入Logistic混沌映射对种群进行初始化,其次对惯性权重和学习因子进行非线性控制更新,提升种群寻优能... 详细信息

为解决AGV在复杂环境下控制精度低下、响应速度慢和鲁棒性差等问题,提出一种基于改进粒子群优化模糊PID控制方法。在粒子群算法(PSO)引入Logistic混沌映射对种群进行初始化,其次对惯性权重和学习因子进行非线性控制更新,提升种群寻优能力和避免陷入局部最优;选取9个测试函数验证改进PSO算法效果。仿真结果表明改进PSO在寻优精度和收敛速度都优于其他3种算法,而且不易陷入局部最优。最后对被控系统进行效果验证,结果表明改进PSO优化模糊PID控制器在常规和外部干扰两种环境下控制性能都优于传统PID和模糊PID,具有高可靠性、高控制精度,满足系统要求。

关键词：鲁棒性 PID控制模糊控制粒子群算法

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基于改进和声搜索算法的移动机器人调度

科学技术与工程 2024年第20期24卷 8558-8567页

作者：刘忠璞刘建娟姬淼鑫许强伟河南工业大学电气工程学院郑州450001

为了提高药物管理系统中移动机器人集群调度的速度和精度,建立一种以移动机器人为载体的集群调度模型,并采用离散-连续双映射编码方式进行调度编码。为了提高调度算法解算性能,提出一种融合最优估计优化方法的改进和声搜索(improved har... 详细信息

为了提高药物管理系统中移动机器人集群调度的速度和精度,建立一种以移动机器人为载体的集群调度模型,并采用离散-连续双映射编码方式进行调度编码。为了提高调度算法解算性能,提出一种融合最优估计优化方法的改进和声搜索(improved harmony search,IHS)算法,结合最优迭代和有向搜索进行调度最优搜索,提高算法的计算速度和精度;根据全局最优和声进行自适应带宽调整和全随机交叉变异,扩大算法搜索范围和样本多样性,提高算法搜索和计算全局最优解的能力;同时,使用标准测试函数进行改进算法在连续区间上的验证,效果良好。对比试验结果表明,同一测试条件下,所提改进算法和对照算法相比具有更加优异的最优解搜索能力,调度结果精确度均有不同程度提高。可见,IHS算法对于优化自动药物系统调度系统性能具备良好的效果。

关键词：药物管理系统移动机器人集群调度和声搜索(HS)算法

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融合改进人工蜂群的UKF算法研究

电光与控制 2024年第11期31卷 10-17页

作者：刘建娟李志伟姬淼鑫吴豪然李浩河南工业大学电气工程学院郑州450000 河南工业大学机电设备及测控技术研究所郑州450000

针对无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在状态估计时异常系统噪声协方差矩阵影响滤波性能的问题,提出一种利用改进人工蜂群优化UKF的算法。首先,在UKF算法过程中引入IABC算法对系统噪声协方差矩阵寻优选择,从而实现自适应调节系统噪声协方差矩阵... 详细信息

针对无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在状态估计时异常系统噪声协方差矩阵影响滤波性能的问题,提出一种利用改进人工蜂群优化UKF的算法。首先,在UKF算法过程中引入IABC算法对系统噪声协方差矩阵寻优选择,从而实现自适应调节系统噪声协方差矩阵,提高估计精度;其次,对传统ABC算法采用Circle混沌初始化策略,增加人工蜂群初始种群的多样性;同时采用偏好随机游动策略,平衡算法的开发与探索能力,增强算法的稳定性;最后,通过动态扰动因子策略增强算法后期寻找最优解的能力,提高收敛速度,进一步优化算法性能。实验结果表明,相较于ABC算法,IABC算法在寻优性能上有明显提升。同时,通过对比UKF算法和IABC-UKF算法,验证了IABC-UKF算法的可行性,其位置均方根误差不大于1.4 m,表明该算法滤波效果较好且误差波动小,能够有效提高估计精度。

关键词：无迹卡尔曼滤波系统噪声协方差矩阵人工蜂群算法偏好随机游动动态扰动因子

基于带相移角双输入陷波器的磁悬浮转子转速估计方法

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机电工程 2024年第7期41卷 1170-1178,1214页

作者：张会娟郭萌薛佳奇姬淼鑫刘建娟河南工业大学电气工程学院河南郑州450001

针对磁悬浮转子在主动振动抑制过程中需要获取转子的实时转速信息,而某些情况下存在转速传感器失效或无法安装转速传感器的问题,提出了一种带相移角双输入陷波器的磁悬浮转子转速估计方法。首先,对磁悬浮转子进行了动力学建模,建立了转... 详细信息

针对磁悬浮转子在主动振动抑制过程中需要获取转子的实时转速信息,而某些情况下存在转速传感器失效或无法安装转速传感器的问题,提出了一种带相移角双输入陷波器的磁悬浮转子转速估计方法。首先,对磁悬浮转子进行了动力学建模,建立了转子广义坐标系和传感器坐标系的变换关系;然后,经过理论推导验证了该算法可以利用转子径向两通道位移输出相互正交的特性,准确估计出转子的转速,并在调整相移角后于整个转速范围内实现了转速估计的目的;此外,为了提高转速估计的准确性,在转速估计中加入了一阶惯性环节;最后,在磁轴承平台上进行了实验验证,尤其是对于磁悬浮转子转速极低的情况进行了验证。研究结果表明:该算法在2400 r/min和3000 r/min转速下的收敛时间分别提升了0.21 s和4.01 s,精度提高了87.4%,当转速发生变化时最快仅需0.15 s即可响应变化,且在极低速时仍可完成对转速的估计;该算法能够实现对转子转速的快速高精度估计。

关键词：磁轴承平台转子主动振动抑制转子实时转速信息转速估计算法转子动力学建模转速传感器

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基于模糊控制蚁群算法的移动机器人路径规划

组合机床与自动化加工技术 2023年第1期 20-24页

作者：刘建娟刘忠璞张会娟袁航姬淼鑫河南工业大学电气工程学院郑州450000 河南工业大学机电设备及测控技术研究所郑州450000

AGV(automated guided vehicle)等移动机器人在不同环境,特别是复杂环境中的路径规划存在着算法收敛速度慢、收敛路径冗余节点多的问题。为克服上述问题,提出一种基于改进蚁群算法的全局路径规划算法(FOACO)。首先,引入一种新的信息素... 详细信息

AGV(automated guided vehicle)等移动机器人在不同环境,特别是复杂环境中的路径规划存在着算法收敛速度慢、收敛路径冗余节点多的问题。为克服上述问题,提出一种基于改进蚁群算法的全局路径规划算法(FOACO)。首先,引入一种新的信息素初始化分布规则,提高初始信息素的启发作用;同时,在传统蚁群算法的信息素更新策略中引入模糊控制器和收敛状态信息素增量参数,来提高信息素更新效果和启发作用;引入新的自适应调整信息素权重因子和蒸发率规则,进一步提高算法的收敛速度和最优路径搜索能力;引入几何优化算法进行冗余节点的去除和最短路径的更新优化,动态更新最终路径。实验结果表明,在不同仿真环境,FOACO算法可以有效地减少最优路径搜索的迭代次数,加快算法收敛速度,进一步优化路径冗余节点、缩短最优路径,整体效果优于传统蚁群算法。

关键词：路径规划蚁群算法模糊控制自适应调整几何优化