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全自动激光粒度仪的研制

全自动激光粒度仪的研制

作者：潘为刚山东大学

学位级别：硕士

激光微粒测量技术是激光研究领域的重要研究课题，并广泛地应用于工业、化工、医药等领域。近二十年来，该技术得到了极大发展和应用，应用该技术进行微粒测量的激光粒度测试仪也应运而生。传统的激光粒度测试仪基于夫琅和费衍射理论原... 详细信息

激光微粒测量技术是激光研究领域的重要研究课题，并广泛地应用于工业、化工、医药等领域。近二十年来，该技术得到了极大发展和应用，应用该技术进行微粒测量的激光粒度测试仪也应运而生。传统的激光粒度测试仪基于夫琅和费衍射理论原理进行粒度测量，该理论由于计算简单快捷而被广泛采用，但该理论测量范围较小的缺陷严重的限制了它的应用范围。米氏(Mie)散射理论是另一个经典的光散射理论，它最大的特点是可用于任何尺寸段颗粒的测量，但是其复杂的计算过程限制了它的应用。近年来，计算机技术和计算算法的进步使得该理论在激光粒度测试仪中的应用和实现成为可能。本文首先详细介绍了米氏散射的基本原理以及求解方法，并深入讨论了关于E=TW病态矩阵的数据处理的几种主要算法，在综合各种算法的优缺点的基础上，最终确定采用动态系统参数辨识算法。我们针对此算法收敛速度过慢的缺点，进行了改进，通过合理选择迭代公式的参数，将μA换成DA，减少了迭代次数，从而大大地提高了算法的运行速度。本文还针对国内市场上激光粒度仪的自动化程度低的缺点，合理设计粒度测试流程，通过对下位机硬件电路和上位机控制电路的优化设计，首次研究开发出一种新型全自动激光粒度仪。用户只要通过上位机就可以实现对粒度仪的全自动控制，大大提高了系统的自动化程度，方便了用户使用。通过对算法和系统软硬件的整体设计，在实现系统基本功能的基础上，拓宽了测量范围，提高了测量精度，并实现了整个系统的自动化控制。实验结果验证，我们所研制的全自动化激光粒度仪，在扩展了测量范围的前提下，其测样结果完全符合国家标准要求，并且精度有很大提高。目前，已经形成产品，并已在市场上推广。

关键词：米氏散射理论 LMS 全自动化

基于ARM的小型船舶自动操舵系统的设计与实现

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航海技术 2009年第4期 55-57页

作者：潘为刚周风余山东交通学院山东大学控制学院

介绍小型船舶自动舵系统的自主研发设计。该设计选用Philips公司的ARMLPC2214控制器、大电流MOS管IRF9540N、上海直川电子科技有限公司生产的ZCC04型磁罗经转换器等产品,并利用常开常闭继电器解决了手动-随动操舵转换,设计485总线接口... 详细信息

介绍小型船舶自动舵系统的自主研发设计。该设计选用Philips公司的ARMLPC2214控制器、大电流MOS管IRF9540N、上海直川电子科技有限公司生产的ZCC04型磁罗经转换器等产品,并利用常开常闭继电器解决了手动-随动操舵转换,设计485总线接口电路解决舵角信号的传输。某渔船试用证实,该设计可靠性高、稳定性好,节能效果明显,有望改变国内小型船舶自动舵产品基本依赖进口的局面。

关键词：船舶自动操舵装置手动-随动转换舵角信号传输设计

基于ADRC的船舶主机控制器设计与仿真研究

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中国造船 2012年第2期53卷 170-177页

作者：潘为刚李贻斌肖海荣山东大学控制科学与工程学院济南250061 山东交通学院信息科学与电气工程学院济南250357

船舶主机速度控制系统由于具有典型的非线性和不确定性特性,并受到调速器执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得主机速度控制器的设计非常困难。该文给出了带有船舶主机速度控制非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对自抗扰控制(A... 详细信息

船舶主机速度控制系统由于具有典型的非线性和不确定性特性,并受到调速器执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得主机速度控制器的设计非常困难。该文给出了带有船舶主机速度控制非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对自抗扰控制(ADRC)原理进行了简要介绍;设计了船舶主机ADRC控制器。仿真结果表明:该控制器对于船舶主机的非线性、参数不确定性、环境不确定性以及控制对象的模型变化均有较强的鲁棒性;速度切换控制过程快速、平滑,油门调整小,可以实现高精度的速度控制。

关键词：船舶主机非线性 ADRC

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船舶数字式舵角发送器的设计与实现

航海技术 2010年第1期 51-52页

作者：潘为刚王常顺周风余山东交通学院山东大学

介绍自主设计的数字式舵角发送器的组成、原理和提高测量精度的措施。按此设计生产的产品,检测稳定性好、精度高,接口方便、扩展灵活,体积小、重量轻、无噪音,价格仅为同类进口产品的一半,可代替国内舰船目前普遍使用的模拟式舵角发送器。

关键词：船舶舵机舵角发送器数字式精度

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全自动激光粒度仪的研制

微计算机信息 2008年第19期24卷 185-186页

作者：潘为刚肖海荣山东交通学院 250023

本文介绍了自行开发研制的全自动激光粒度仪。我们采用12位高速,高精度AD转换器MAX197实现的数据采集,保证了数据采集的精度和快速性;在国内首次完全采用米氏散射理论进行数据处理,扩大了粒度测量范围;在国内首次实现了粒度仪的全自动控... 详细信息

本文介绍了自行开发研制的全自动激光粒度仪。我们采用12位高速,高精度AD转换器MAX197实现的数据采集,保证了数据采集的精度和快速性;在国内首次完全采用米氏散射理论进行数据处理,扩大了粒度测量范围;在国内首次实现了粒度仪的全自动控制,方便客户使用。

关键词：激光粒度仪米氏散射理论全自动控制

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基于以太网的实验室门禁系统设计

电子世界 2020年第17期 126-127页

作者：王康潘为刚山东交通学院信息科学与电气工程学院

为了加快高校实验室智能化建设,方便对高校实验室门禁进行统一管理,设计一款基于以太网的智能门禁管理系统。该系统的门禁设备采用室内控制器与室外控制器分离设计方法,通过射频识别技术读取校园卡信息,实现门禁功能;设计门禁网页对门... 详细信息

为了加快高校实验室智能化建设,方便对高校实验室门禁进行统一管理,设计一款基于以太网的智能门禁管理系统。该系统的门禁设备采用室内控制器与室外控制器分离设计方法,通过射频识别技术读取校园卡信息,实现门禁功能;设计门禁网页对门禁设备进行管理。门禁网页采用PHP语言编写,门禁网页与门禁设备的数据交互采用集成化的以太网硬件协议栈W5500芯片来实现,通过网页对门禁设备进行有效的管理,为门禁智能化管理提供了很好的解决方案。

关键词：射频识别技术 PHP语言门禁以太网分离设计数据交互高校实验室智能化管理

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挖掘机智能辅助施工系统设计

山东大学学报（工学版） 2023年第4期53卷 163-172页

作者：赵天怀王目树潘为刚康超秦石铭徐飞山东交通学院信息科学与电气工程学院山东济南250357

为解决挖掘机施工路径、位置与深度盲目和效率低的问题,设计并实现一种挖掘机辅助施工系统。采用北斗定位接收机、激光测距仪、陀螺仪等传感器对传统挖掘机进行信息化改造。根据挖掘机施工特点,提出基于欧拉图的挖掘机施工路径规划算法... 详细信息

为解决挖掘机施工路径、位置与深度盲目和效率低的问题,设计并实现一种挖掘机辅助施工系统。采用北斗定位接收机、激光测距仪、陀螺仪等传感器对传统挖掘机进行信息化改造。根据挖掘机施工特点,提出基于欧拉图的挖掘机施工路径规划算法,融合遗传算法、原子搜索优化算法和粒子群算法对施工图进行欧拉化处理。根据多传感器信息建立挖掘机三维施工模型,实现挖掘点位置与深度的在线软测量。济南市某施工现场试验结果表明,本研究提出的辅助施工系统路径规划合理,施工位置测量误差小于6 cm,施工深度测量误差小于5 cm。挖掘机智能施工辅助系统可以有效提升施工效率,节省施工成本。

关键词：挖掘机欧拉图群智能算法路径规划辅助施工机电一体化

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新工科背景下的机器人学课程教学改革探索

造纸装备及材料 2022年第12期51卷 242-244页

作者：高嵩潘为刚赵峰山东交通学院信息科学与电气工程学院(人工智能学院) 山东济南250357 山东交通学院轨道交通学院山东济南250357

机器人学是机器人工程专业的一门专业基础课程,其课程体系存在形式单一、结构老化等诸多问题。在“新工科”的背景下,文章结合学校建设高水平应用型大学的办学目标和机器人工程专业人才培养的特色,从课程内容、教学模式、考核方式、教... 详细信息

机器人学是机器人工程专业的一门专业基础课程,其课程体系存在形式单一、结构老化等诸多问题。在“新工科”的背景下,文章结合学校建设高水平应用型大学的办学目标和机器人工程专业人才培养的特色,从课程内容、教学模式、考核方式、教学实践等方面入手,开展机器人学课程改革。在教学内容和课程知识的扩充与优化、线上线下混合式教学模式的构建、理论—实践一体化教学过程的建立以及多方式多手段的课程考核体系建设等方面进行探索与实践,对于培养学生解决工程问题的综合能力,提升工科学生的综合素质与就业竞争力具有重要意义。

关键词：新工科机器人学教学改革教学实践混合式教学

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基于ARM的中小型船舶自动舵电控系统设计

船舶工程 2009年第6期31卷 56-59页

作者：刘文江周风余潘为刚山东交通学院信息工程系济南250023 山东大学控制科学与工程学院济南250061

目前,我国大部分中小型船上的自动舵均通过机械结构和模拟电路实现,线路复杂,稳定性和操纵性较差,急需更新换代.为此采用ARM嵌入式处理器作为控制器实现中小型船舶自动舵电控系统的设计,分析了系统的工作原理、硬件构成和控制策略,并进... 详细信息

目前,我国大部分中小型船上的自动舵均通过机械结构和模拟电路实现,线路复杂,稳定性和操纵性较差,急需更新换代.为此采用ARM嵌入式处理器作为控制器实现中小型船舶自动舵电控系统的设计,分析了系统的工作原理、硬件构成和控制策略,并进行了软件设计.该系统设计功能全面,性能稳定,成本低廉,能满足造价不高的中小型船舶对自动舵系统的要求.

关键词：中小型船舶自动舵电控系统 ARM嵌入式处理器 LPC2214