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多电机协同控制策略及应用研究

多电机协同控制策略及应用研究

作者：葛育晓兰州理工大学

学位级别：硕士

多电机协同控制历来处于运动控制领域中的核心位置,在印刷、纺织、机器人、数控加工中心、汽车等领域均有涉足。控制性能的评判标准随着工业自动化水平的提高以及市场对产品质量高要求、高标准的急剧需求而迅速提高。目前,多电机协同控... 详细信息

多电机协同控制历来处于运动控制领域中的核心位置,在印刷、纺织、机器人、数控加工中心、汽车等领域均有涉足。控制性能的评判标准随着工业自动化水平的提高以及市场对产品质量高要求、高标准的急剧需求而迅速提高。目前,多电机协同控制系统愈来愈趋向于非线性、强耦合、高阶、时变、多变量等复杂化,传统的协同控制策略方法面对实际应用中飞速增长的需求越来越感到力不从心。因此,改善协同控制性能,提高协同控制精度、稳定性等的研究工作刻不容缓,具有十分必要的现实意义和实用价值。本论文针对现有的多电机协同控制方法策略难以满足现代工业自动化发展的需求,存在精度不高、稳定性不足以及抗干扰性和鲁棒性不强的问题,重点围绕协同控制中算法和结构的优化改进展开。其主要研究工作内容如下:（1）针对电机控制中运用最为广泛的PID控制算法在现代工业自动化生产工艺要求的不断提升下难以取得良好的控制效果的问题,结合人群搜索算法,构建了一种基于改进人群搜索算法的混沌自适应PID控制器参数自整定算法,避免了早期采用试凑法调整参数的弊端。利用惯性权重随机变异方式、提出边界反射策略、引入Logistic混沌思想等对算法进行改进,解决了标准算法容易出现早熟以及局部收敛的问题,提高了算法的全局寻优能力。在Matlab平台构建了仿真模型,实验结论表明,改进后的PID控制器动态响应能力更快,稳态精度更高,鲁棒性和抗干扰能力更强。（2）针对现有的协同控制方案愈发难以满足实际应用中飞速增长的需求,本研究在偏差耦合控制策略的基础上,结合滑模变结构控制思想,提出了一种基于改进积分滑模的多电机耦合控制策略。利用改进的变速趋近率提高了滑模函数的收敛速度与精度,改善了运动品质;改良了传统的偏差耦合控制结构,将系统反馈信号直接作用于电流环,提高了系统在受到外界等不确定性干扰后,各电机单元的动态跟踪性能、快速恢复响应能力以及整体的同步性能。并利用李亚普诺夫（Lyapunov）方程对系统做出稳定性分析判别。最后,在MATLAB平台中搭建3永磁同步电机组成的多电机协同控制系统仿真模型,证实了本研究所设计方法的正确性以及有效性。（3）以PCI-8258运动控制卡为核心搭建了多电机协同控制实验硬件平台,以LABVIEW为软件工具开发了系统底层控制程序及UI界面,在实现运动控制系统基本功能的基础上,设计了以ACCESS数据库为核心的用户登陆模块,用于存储用户操作信息。最后对搭建的实验平台进行测试验证,证明了控制系统的有效性,为后续多电机协同控制的实验研究提供了有用的参考价值。研究表明,所设计的方法策略对于多电机协同控制系统的结构以及算法研究具有一定的指导与借鉴意义。后续应注重转速、转矩以及位置的交叉协同控制和各电机参数不一致的协同控制等。

关键词：多电机协同控制人群搜索算法 PID控制器积分滑模控制偏差耦合控制

基于改进SOA算法自整定PID系统优化研究

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仪表技术与传感器 2020年第10期 108-113,116页

作者：葛育晓赵荣珍兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

目前大多数工业控制工程都具有大时滞、非线性等特点,传统的PID控制算法难以取得较好的控制效果。针对这一问题,提出一种基于改进人群搜索算法的混沌自适应PID参数自整定算法,该算法采用惯性权重随机变异方式来确定步长,提出边界反射策... 详细信息

目前大多数工业控制工程都具有大时滞、非线性等特点,传统的PID控制算法难以取得较好的控制效果。针对这一问题,提出一种基于改进人群搜索算法的混沌自适应PID参数自整定算法,该算法采用惯性权重随机变异方式来确定步长,提出边界反射策略,避免传统算法中出界个体大量聚集在边界值的缺陷;并且引入了Logistic混沌思想,对最优解进行二次扰动,提高算法全局搜索能力。在Sphere等3个测试函数上将本文算法与多种知名算法进行对比,验证文中算法在求解的精度与收敛的速度上更优。最后,将本文算法运用于时滞非线性系统PID控制器参数优化。实验结果表明,改进的控制系统动态响应更快、鲁棒性更强、稳态精度更高。

关键词：人群搜索算法随机权重边界反射混沌时滞非线性系统

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Janus-Helmholtz换能器与Janus-Hammer Bell换能器的振动模态研究

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陕西师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：陈宝库葛晓辉李俊宝中国科学院声学研究所中国科学院大学物理科学学院北京海洋声学装备工程技术研究中心

Janus-Helmholtz(JH)换能器和Janus-Hammer Bell(JHB)换能器外观结构类似,但两者振动模态不同。为明确二者振动模态的不同,分析了其结构参数对振动模态的影响。结果表明:在其他参数确定的条件下,JH换能器中圆环壳轴向长度L与圆环壳内侧... 详细信息

Janus-Helmholtz(JH)换能器和Janus-Hammer Bell(JHB)换能器外观结构类似,但两者振动模态不同。为明确二者振动模态的不同,分析了其结构参数对振动模态的影响。结果表明:在其他参数确定的条件下,JH换能器中圆环壳轴向长度L与圆环壳内侧半径a的关系应满足2更多还原AbstractFilter('ChDivSummary', 'ChDivSummaryMore', 'ChDivSummaryReset');

关键词： Janus-Helmholtz换能器 Janus-Hammer Bell换能器圆环壳振动模态

模块化三相光伏逆变器及其分布式自适应升压控制策略

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太阳能学报 2024年第3期45卷 533-541页

作者：葛晓露潘尚智党兴华宫金武查晓明武汉大学电气与自动化学院武汉430072

针对现阶段级联H桥二倍频电压纹波和功率失配所带来的一系列问题,提出一种基于四端口LLC的模块化三相光伏逆变器拓扑结构,可从根本上解决相间功率失配的问题,同时该拓扑能够抑制系统直流母线电压上的二倍频电压纹波。总结分析相内功率... 详细信息

针对现阶段级联H桥二倍频电压纹波和功率失配所带来的一系列问题,提出一种基于四端口LLC的模块化三相光伏逆变器拓扑结构,可从根本上解决相间功率失配的问题,同时该拓扑能够抑制系统直流母线电压上的二倍频电压纹波。总结分析相内功率失配问题形成的本质原因,并提出一种分布式自适应升压控制策略,以提高系统应对相内功率失配的能力,扩展系统的稳定运行范围。分布式控制架构可减少各模块间的信息交互、降低控制系统的复杂性。仿真和实验验证了所提拓扑结构及控制策略的有效性。

关键词：光伏逆变器级联H桥分布式控制功率失配

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重庆金佛洞高分辨率石笋记录的MIS10期间东亚夏季风变化

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地球与环境 2024年

作者：胡明广杨勋林许奕滨葛晓艳龚萌西南大学地理科学学院重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站重庆岩溶环境开放实验室自然资源部岩溶生态环境—重庆南川野外基地

海洋氧同位素阶段10(Marine Isotope Stages10, MIS10)气候不稳定,重建这一时段气候变化历史,对于理解末次冰期的千年尺度气候突变和预测未来气候变化具有重要意义。因此,本文利用中国金佛洞石笋J33 230Th测年和氧碳同位素数据,重建了38... 详细信息

海洋氧同位素阶段10(Marine Isotope Stages10, MIS10)气候不稳定,重建这一时段气候变化历史,对于理解末次冰期的千年尺度气候突变和预测未来气候变化具有重要意义。因此,本文利用中国金佛洞石笋J33 230Th测年和氧碳同位素数据,重建了380～330 ka B. P.(thousand years before present, ka B. P.)时段的古气候序列,旨在探究西南地区东亚夏季风(East Asian Summer Monsoon, EASM)以及水文气候环境变化。研究结果显示,在轨道尺度上,MIS10时期的EASM和区域水文环境变化跟随北半球太阳辐射变化,整体上呈现出一峰两谷的形态。MIS10时期气候变化共分为三个阶段:MIS10c冰阶期间EASM相对偏弱,气候冷干;MIS10b间冰阶期间季风相对比较强盛,气候温暖湿润;MIS10a冰阶期间EASM急剧减弱,气候最为冷干。受太阳辐射缓慢变化引发的大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)大幅度振荡的影响,MIS10时期气候不稳定,EASM千年尺度气候突变事件频发,如MIS10b阶段发生了6次显著的季风增强事件。在冰期终止点Ⅳ(Termination-Ⅳ,T-Ⅳ)结束期间,随着北半球太阳辐射的上升和全球冰量的下降,石笋J33 δ18O记录显示在EASM恢复期间发生了一次与冰期终止点Ⅰ(Termination-Ⅰ,T-Ⅰ)新仙女木事件(Younger Dryas, YD)极其相似的季风减弱事件。类YD事件是最近四个冰消期的普遍特征,而太阳辐射和北大西洋冷事件可能是造成冰消期气候变化错综复杂的主要原因。

关键词：海洋同位素阶段10 终止点类YD事件氧碳同位素

红曲霉发酵苦荞产莫纳可林K及可溶性黄酮类物质过程控制

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食品与发酵工业 2024年

作者：高晨葛晓丽李松董雅芹徐大勇陈阿娜安徽工程大学生物与食品工程学院安徽德昌药业股份有限公司淮北师范大学生命科学学院

红曲霉发酵苦荞可使不溶性黄酮类物质转变为可溶性黄酮类物质，并产生具有降血脂作用的莫纳可林K类物质，从而有效提高发酵产物的生物活性，具有良好的开发前景。研究通过筛选高产莫纳可林K红曲霉菌株，对苦荞固态发酵工艺进行优化，提... 详细信息

红曲霉发酵苦荞可使不溶性黄酮类物质转变为可溶性黄酮类物质，并产生具有降血脂作用的莫纳可林K类物质，从而有效提高发酵产物的生物活性，具有良好的开发前景。研究通过筛选高产莫纳可林K红曲霉菌株，对苦荞固态发酵工艺进行优化，提高莫纳可林K产量和苦荞中黄酮类活性物质的释放。通过单因素试验及响应面实验，以莫纳可林K产量为主要因素，发酵产物黄酮提取量、色价、抗氧化活性作为参考指标，对选定的红曲霉菌株HQ-1固态发酵苦荞条件进行优化。最优发酵条件为，25 g苦荞添加21 mL营养液，营养液含NH4NO32.77 g/L，ZnSO41.82 g/L，MgSO41 g/L，KH2PO41 g/L，pH值调节到2.58。在此优化工艺下，莫纳可林K产量达187.10 mg/100 g；苦荞中芦丁、槲皮素、山奈酚、绿原酸、阿魏酸等黄酮多酚类物质的萃取量分别提高了68%、159%、688%、244%、65%；DPPH抗氧化活性和ABTS抗氧化活性分别提高了202%和80%。研究结果提供了红曲霉发酵苦荞的关键影响因素，为红曲苦荞茶的工艺开发提供了实践基础。

关键词：苦荞红曲霉固态发酵莫纳可林K 可溶性黄酮多酚类物质

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视觉疲劳对眼视光学研究的影响与应用

中文科技期刊数据库（引文版）医药卫生 2024年第6期 0208-0212页

作者：葛育龙雄安宣武医院河北保定071702

旨在明确视觉疲劳对眼视光学研究的影响以及其应用。方法依据实验数据,就疲劳用眼对不同年龄段、不同的户外活动情况、使用电子产品时间以及视觉可能受到影响的危险因素进行了研究。结果研究发现8小时以上使用电子产品的用眼疲劳受试... 详细信息

旨在明确视觉疲劳对眼视光学研究的影响以及其应用。方法依据实验数据,就疲劳用眼对不同年龄段、不同的户外活动情况、使用电子产品时间以及视觉可能受到影响的危险因素进行了研究。结果研究发现8小时以上使用电子产品的用眼疲劳受试者占比最高,达到40%。视线模糊是最常见的视疲劳症状,占比为63.31%,与此同时,头痛、视力下降的占比分别为17.13%和47.3%。对于疲劳用眼对视觉可能影响的危险因素的分析表明,使用电子产品时长大于2小时是危险因素之一(OR值为1.44,P=0.022)。然而,并没有发现年龄和户外活动时间对视觉造成明显的影响(P值分别为0.246和0.584)。结论我们的研究表明,长时间使用电子设备可能导致视觉疲劳,并可能引发视线模糊、头痛和视力下降等症状。通过调整使用电子产品的时间,可能有效减轻视觉疲劳。

关键词：视觉疲劳眼视光学电子产品使用视线模糊危险因素

重庆金佛洞石笋记录的410 ka弱季风事件

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中国岩溶 2024年第2期43卷 219-238页

作者：许奕滨杨勋林袁道先胡明广葛晓艳龚萌西南大学地理科学学院/重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站重庆400715 重庆岩溶环境开放实验室重庆400715 自然资源部岩溶生态环境−重庆南川野外基地重庆400715 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004

冰消期或冰期由于冰盖消融引起淡水排放,容易造成不同纬度之间海洋-大气传输的异常,由此引发一系列或明显或不明显的千年级气候突变事件,如Younger Dryas(YD,新仙女木)和类似YD事件。MIS11c(深海氧同位素11阶段)作为当前全新世的最佳参... 详细信息

冰消期或冰期由于冰盖消融引起淡水排放,容易造成不同纬度之间海洋-大气传输的异常,由此引发一系列或明显或不明显的千年级气候突变事件,如Younger Dryas(YD,新仙女木)和类似YD事件。MIS11c(深海氧同位素11阶段)作为当前全新世的最佳参照物之一,对期间可能发生的类YD事件及触发机制的研究有助于认识极端气候事件的发生规律。文章通过对重庆金佛洞石笋J33δ^(18)O序列记录的研究结果显示:(1)在MIS11间冰期盛期之前,亚洲季风气候区石笋揭示了一次发生于410 ka BP左右的千年尺度弱季风事件;(2)410 ka弱季风事件与YD事件均发生于间冰期盛期之前季风逐渐增强过程中以及北半球夏季太阳辐射上升阶段,期间都发生了AMOC(大西洋经向翻转环流)扰动,除了在变化幅度、冰量条件等方面有些差异,事件的持续时间、内部结构、变化模式相似;(3)410 ka弱季风事件主要受太阳辐射和AMOC共同驱动主导,持续较强的变暖进程加速了格陵兰冰盖融化并导致了冰盖的不稳定,淡水持续注入北大西洋,造成短暂的AMOC振荡。AMOC的减弱使得北大西洋上空产生了冷异常,通过大气遥相关作用导致了较弱的ASM(亚洲夏季风)。

关键词：亚洲夏季风 MIS 11c 石笋δ^(18)O 弱季风事件金佛洞中国西南

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钛合金室温受压蠕变损伤本构模型

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 642-650页

作者：郭育豪刘刚宋育泽大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024

为了解决工程上在评估深潜器耐压壳体安全可靠性时不考虑拉压蠕变破坏机理产生的差异,会导致较大计算误差问题,本文提出了适用于室温蠕变的蠕变损伤本构模型。通过分析钛合金材料蠕变特性,考虑了室温环境下位错堆积造成的蠕变阻力,并且... 详细信息

为了解决工程上在评估深潜器耐压壳体安全可靠性时不考虑拉压蠕变破坏机理产生的差异,会导致较大计算误差问题,本文提出了适用于室温蠕变的蠕变损伤本构模型。通过分析钛合金材料蠕变特性,考虑了室温环境下位错堆积造成的蠕变阻力,并且位错堆积的现象与时间有关。基于微分自洽法提出了适用于室温环境下的钛合金蠕变本构模型,得到受压情况下TC4ELI的相关材料参数,并将该模型用USDFLD和CREEP子程序进行定义。研究表明:对于受压结构而言,使用通过拉伸蠕变实验得到的本构模型的计算结果会过于保守,对于含V型缺口平板受压时等效蠕变应变的相对误差为168.20%。本文所提出的模型适用于环肋耐压壳结构的蠕变损伤分析。

关键词：钛合金室温蠕变蠕变损伤本构模型拉压不同连续损伤力学有限元法耐压壳

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