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基于数字采样PID控制的线切割伺服跟踪系统

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基于数字采样PID控制的线切割伺服跟踪系统

民国山东特种教育研究（1939-1949）

第18届全国特种加工学术会议

作者：李子伦奚学程褚皓宇马洁宇赵万生上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室

电火花线切割是一种常用的电加工方法,广泛应用于模具制造、航空航天等领域。传统的高速往复走丝电火花线切割机床的加工效率、表面质量等已无法满足日益发展的制造需求,改进型的往复走丝线切割加工机床（俗称中走丝线切割）引入了以往... 详细信息

电火花线切割是一种常用的电加工方法,广泛应用于模具制造、航空航天等领域。传统的高速往复走丝电火花线切割机床的加工效率、表面质量等已无法满足日益发展的制造需求,改进型的往复走丝线切割加工机床（俗称中走丝线切割）引入了以往单向走丝线切割机床才具备的功能,大幅度提高了加工精度、效率和表面质量。而伺服跟踪系统的性能,对加工效率和加工质量有着十分重要的影响。电火花线切割加工放电间隙伺服控制的作用是将平均放电间隙保持为一个合适的数值,从而使电极进给速度与材料蚀除速度相匹配。传统的硬件VF转换电路难以应对不同厚度或者不同工况的加工条件,导致伺服进给调整不合适,容易出现偏空载或者偏短路,影响加工效果,因此对电火花线切割的伺服过程进行有效的控制,将对加工效率和自动化程度有很大的提升。首先根据极间的物理特性,认为放电脉冲击穿稳定放电之后,极间维持放电的平均电压基本保持不变,在间隙脉宽平均电压的基础上,利用高速AD数字采样,去除脉间零电压影响,获得脉宽期间的平均电压值,确定为伺服跟踪的参考输入量,然后将数字采样结果经过处理送入控制系统。针对电火花加工过程随机性较强的特点,针对电火花线切割伺服控制系统采用非线性控制系统和PID调节控制共同作用的方式。非线性控制系统使用经验曲线进行控制,该子系统响应频率高,针对于实时的极间状态,计算出当前周期的跟踪速度,控制进给频率。PID调节系统采用PID算法进行调节,目标参考值采用间隙放电维持电压,当采集到的间隙放电电压偏离目标值时,按照PID控制规则进行调节,控制非线性控制系统的基准频率,以便适应不同的加工工况或者工件厚度。为验证伺服控制系统效果,首先对控制系统进行了仿真分析,从仿真结果可以看出,伺服控制系统可以在一定时间内,将输出稳定在目标参考值附近,且无超调,避免系统的振荡调节。接着进行了加工变厚度工件的对比实验,使用相同参数加工0-100mm厚的变厚度工件,获取了极间放电波形和加工过程实验数据,观察了实际的加工状态。实验结果表明:在正常加工情况下,该方法能够在变厚度等条件下自动调节跟踪速度,相较于传统VF转换的方法,加工更加稳定,加工效率更高。

关键词：跟踪间隙状态 PID 线切割加工

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民国山东特种教育研究（1939-1949）

作者：窦皓宇山东师范大学

学位级别：硕士

二十世纪三十年代,蒋介石为了配合特定的军事围剿,在鄂、豫、皖、闽、赣五省收复区内率先推行特种教育。全面抗战爆发后,蒋介石为了维护国民党在沦陷区的统治,开始将特种教育向沦陷区延伸。山东沦陷后,省内国民党各级行政组织瘫痪,教育... 详细信息

二十世纪三十年代,蒋介石为了配合特定的军事围剿,在鄂、豫、皖、闽、赣五省收复区内率先推行特种教育。全面抗战爆发后,蒋介石为了维护国民党在沦陷区的统治,开始将特种教育向沦陷区延伸。山东沦陷后,省内国民党各级行政组织瘫痪,教育事业遭到破坏。1939年,山东省政府教育厅以特殊义务教育为抓手,在山东省内推行特种教育,巩固国民党统治。实施特种教育是国民党综合考量山东社会现实后做出的抉择。山东省政府教育厅从调整特教工作组织入手,以完善物质福利保障与制定考绩奖惩政策的办法,激励特教工作人员的积极性,为特种教育制定了一套相对完整的运作机制,帮助特种教育向纵深发展。但是特种教育自身的制度缺陷,使得工作人员消极怠工的问题无法彻底得到解决,特教工作不能落到实处。浓厚的意识形态色彩决定了特种教育的工作基调,特种教育的各项工作无一不承担着政治性目的。山东省特种教育的实施内容可分为三类:第一,特教工作人员借助教育工作,向省内民众灌输三民主义思想,加强对民众的精神控制;第二,特教工作人员利用复兴工作,宣传国民党各项政策法规,为一党独裁制造舆论声势;第三,特教工作人员依托社会服务工作,争取省内民众支持,加强对山东基层社会的控制。以1945年为时间节点,山东省特种教育的工作重心发生变化,由民族动员与反共并行转向完全反共,但无论哪一时期,山东省特种教育都未放弃过反共立场。国民党在山东省内利用特种教育排斥异己、招揽民心,特种教育是国民党争夺政权的工具。为了应对特种教育造成的冲击,日伪不断采取措施进行破坏,共产党也从思想与行动两方面作出回应。作为全国特种教育的组成部分,山东省特种教育在实施过程中显现出鲜明的地域特征,更加强调尊师重道与人格培养,工作机密性也更强。对于山东社会而言,特种教育的实施加速了山东省内的抗战进程,对山东社会向前发展起到推动作用。但是,基于特种教育的反共本性,它的实施又影响了省内共产党工作的深入推进。特种教育的实施背后隐藏着国民党一党专政的私心,它的实施虽然顺应了山东省内的抗战形势,却不是推动山东社会向前发展的最优选择。特种教育自身的制度漏洞与忽视民生的错误做法,注定了它最后失败的历史结局。

关键词：国民党山东省特种教育特殊义务教育

基于影响函数法直接求解的UCM轧机板形控制能力分析

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基于影响函数法直接求解的UCM轧机板形控制能力分析

作者：焦皓宇太原科技大学

学位级别：硕士

随着科技的迅速发展,铜合金薄带材被广泛的应用于电子通信、电器制造、军工产品、5G通讯以及新能源汽车连接器等其他多个领域,导致对铜合金板带材拥有巨大需求的产业对铜带的表面质量以及带材板形精度的要求也日益严格,这就对于铜带材... 详细信息

随着科技的迅速发展,铜合金薄带材被广泛的应用于电子通信、电器制造、军工产品、5G通讯以及新能源汽车连接器等其他多个领域,导致对铜合金板带材拥有巨大需求的产业对铜带的表面质量以及带材板形精度的要求也日益严格,这就对于铜带材的生产规程提出了巨大的挑战。为了研究不同调控手段对板形的影响,本文以某厂六辊UCM轧机为研究对象,以影响函数法为基础,通过使用矩阵计算进行直接求解的方法,分析了不同板形调控手段对轧辊挠曲、辊间压力、轧制力等参数的影响,并对薄带轧制过程中可能出现的工作辊辊间接触的影响进行了分析。主要研究工作如下:(1)基于某厂UCM冷轧机组的参数和轧制工艺参数,选择合适的变形抗力模型以及轧制力模型,对轧辊以及轧件进行离散化处理,使用影响函数的方法进行分析,将力平衡方程与力变形方程进行已知系数与待求解变量进行分类合并,构建成系数矩阵乘未知变量矩阵等于已知变量矩阵相乘的形式,通过对系数矩阵进行LU分解从而求得未知变量。(2)通过对工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、轧辊横移量以及板带宽度对中间辊与工作辊间的辊间压力以及中间辊与支撑辊间的辊间压力和单位轧制力分布的影响进行分析,并分析了辊间压力不均匀度的变化,为轧机受力模型及减少轧辊磨损、延长轧辊寿命作出了分析。(3)研究工作辊弯辊、中间辊弯辊、板带宽度以及中间辊横移量对工作辊挠曲、中间辊挠曲和支撑辊挠曲以及对板形板凸度、边部减薄量、轧辊刚度以及板形调控功效的影响,为板形控制作出了理论分析。(4)分析在进行薄带轧制时可能出现的工作辊间接触现象的影响,对数学模型进行了修改,并分析了工作辊弯辊力对考虑辊间接触现象时的影响以及工作辊辊径对辊间接触长度的影响。为避免可能出现的辊间接触现象导致的轧制力过大引起设备损坏的情况作出了理论分析及数据支撑。

关键词： UCM轧机板形控制影响函数法矩阵求解辊间接触

新中国成立以来中学地理教具发展与创新设计研究

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新中国成立以来中学地理教具发展与创新设计研究

作者：隋皓宇青海师范大学

学位级别：硕士

地理教具对激发学生的好奇心和学习兴趣、促进学生独立思考并解决地理问题、探究地理现象和过程有着独特的辅助作用。《九年义务教育全日制初级中学地理教学大纲(试用)》指出,要科学地运用好各种教学媒体,培养学生的兴趣,提高学生创新... 详细信息

地理教具对激发学生的好奇心和学习兴趣、促进学生独立思考并解决地理问题、探究地理现象和过程有着独特的辅助作用。《九年义务教育全日制初级中学地理教学大纲(试用)》指出,要科学地运用好各种教学媒体,培养学生的兴趣,提高学生创新实践能力。《普通高中地理课程标准(2017年版2020年修订)》也要求要注重地理教具的开发和运用,从而引导学生更有效的建构对地理现象和地理过程的认知。新中国成立以来,随着教学理念和科学技术的不断发展,中学地理教具也随之推陈出新,为地理教学注入新的力量。本研究采用文献研究法、问卷调查法及行动研究法梳理中学地理教具的发展历程与特点、深入调查地理教具的应用现状、提出基于地理核心素养的教具应用策略,并在此基础上,以“河流地貌”为例进行地理教具的创新设计,得到主要结论如下:(一)中学地理教具的发展历程分为四个阶段,第一阶段(1949—1988年)传统地理教具阶段、第二阶段(1988—1996年)地理教具的现代化阶段、第三阶段(1996—2003年)信息化过渡阶段、第四阶段(2003年至今)地理教具的信息化阶段。地理教具在发展中呈现出种类多样化、技术现代化、表现方式直观化和学生主体化四个主要特点。(二)地理教具应用现状呈现出实际使用效果欠佳、常用的教具种类单一、教师地理教具应用培训重视程度不够、使用地理教具教学对学生学习成绩和核心素养提高作用显著等问题。(三)从地理学科核心素养的角度对地理教具的发展趋势进行分析,提出“构建创新型教研团队”“进一步融合地理教具与教学过程”“充分调动学生积极性”和“设计有效的教具评价体系”四个地理教具的应用策略。(四)立足地理学科核心素养,选取人教版高中地理必修一“河流地貌”一节创新设计河流地貌模拟沙盘模型教具,构建基于地理核心素养的地理教具创新设计案例并在课堂中展开实验教学,经前测后测结果对比,验证了本研究的实践效果,为地理教具在教学中的应用提供现实依据。

关键词：地理教具教具发展中学地理核心素养

基于单脉冲识别的电火花线切割模糊控制伺服策略

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基于单脉冲识别的电火花线切割模糊控制伺服策略

第18届全国特种加工学术会议

作者：褚皓宇李子伦奚学程张亚欧赵万生上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室

随着制造工艺水平和数控技术的不断发展,对电火花线切割加工效率和稳定性的要求也在逐渐提高。针对电火花线切割加工中速度不稳定、效率低下的关键性问题展开研究。首先设计了基于PSoC的电火花线切割单脉冲识别电路,核心检测元器件选用... 详细信息

随着制造工艺水平和数控技术的不断发展,对电火花线切割加工效率和稳定性的要求也在逐渐提高。针对电火花线切割加工中速度不稳定、效率低下的关键性问题展开研究。首先设计了基于PSoC的电火花线切割单脉冲识别电路,核心检测元器件选用迟滞比较器TP196110,该元件通过外部电阻、输入参考电压以及外部电压计算上升沿及下降沿的触发阈值,同时采用电压、电流双信号可调阈值判定的方法,对极间单个脉冲进行逐一判别,将加工中的脉冲分为正常、短路、空载三种状态。在宝玛BM400C-C电火花线切割机床上进行单脉冲识别验证,与极间实际脉冲对比,检查单脉冲判别的准确性以及单位时间内的脉冲识别总数,准确率超过98.9%。在数控系统的下位机端设计了基于嵌入式平台的"双输入-单输出"模糊控制器,采用智能控制理论中的模糊控制方法对伺服速度进行实时控制。选择单位时间内的短路脉冲数与空载脉冲数作为模糊控制器的输入参数,伺服进给速度作为模糊控制器的输出参数;输入、输出变量均选用三角形隶属度函数;根据加工经验及实验测试效果,确定模糊控制规则共25条,并采用"If A and B then C"语句来进行描述。单脉冲识别电路统计单位时间内的三种脉冲数后,通过CAN总线的方式发送给数控系统下位机,下位机通过中断机制定时调用模糊控制函数,根据脉冲统计数据计算获得单位时间内的伺服速度,从而实现电火花线切割加工中伺服速度的在线调节。选用苏州宝玛BM400C-C电火花线切割机床,搭配苏州迈科全机电有限公司开发的电火花线切割中走丝控制器进行实验验证,分别在10mm工件上切割5mm的正方形,以及在40mm的工件上切割5mm的线段,与数控系统自带的伺服控制模块进行对比,记录切割过程中的速度变化及切割时间。通过实验数据对比,在切割10mm和40mm工件的过程中,采用单脉冲识别结合模糊控制的方法,切割时间更短,用时分别减少12s、32s;切割速度更快,平均速度分别提升1.11%及8.96%;速度波动率下降0.75%、0.3%;速度极差低于原方法的50%,可见在加工效率、速度稳定性上都有较为明显的性能改善,证明该方法可以应用于电火花线切割的伺服控制中。

关键词：电火花线切割加工单脉冲精确识别模糊控制伺服控制

来源： cnki会议评论

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烟台福山铜矿工业遗产保护与再利用设计研究

烟台福山铜矿工业遗产保护与再利用设计研究

作者：褚梦宇山东建筑大学

学位级别：硕士

以身材矮小就诊的14例儿童神经纤维瘤病Ⅰ型的临床诊治及遗传学特征分析

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医药导报 2024年

作者：杨翱宇符皓梁雁华中科技大学同济医学院附属同济医院儿科

目的总结分析以身材矮小就诊的神经纤维瘤病Ⅰ型（NF1）14例患儿的临床特征，以期提高临床医生对该病的认识，实施早期诊断与干预。方法收集2017年5月至2024年6月在华中科技大学同济医学院附属同济医院以“身材矮小”就诊的14例NF1患儿... 详细信息

目的总结分析以身材矮小就诊的神经纤维瘤病Ⅰ型（NF1）14例患儿的临床特征，以期提高临床医生对该病的认识，实施早期诊断与干预。方法收集2017年5月至2024年6月在华中科技大学同济医学院附属同济医院以“身材矮小”就诊的14例NF1患儿的病例资料，对其临床特征、治疗情况和随访监测情况进行分析总结。结果 14例患儿中其中男孩7例，女孩7例。诊断时平均年龄为（6.61 ± 3.53）岁，平均身高SDS为 -2.60 ± 0.66。14例患儿全身皮肤均散在分布牛奶咖啡斑，平均（9.64 ± 4.86）个，最大直径6 cm。行基因检测后共发现5种NF1基因变异：无义突变（6例），错义突变（4例），移码突变（2例），剪切突变（1例），整码突变（1例）。在随访过程中3例患儿青春期出现了皮肤神经纤维瘤，4例患儿在青春期出现牛奶咖啡斑数量的增加，1例患儿出现胫骨假关节。10例患儿行生长激素激发试验，有2例患儿伴有生长激素缺乏应用了重组人生长激素（rhGH）治疗，生长速率较治疗前稍有增加，其余未使用rhGH治疗的12例患儿，随访期间生长速率未出现明显变化。结论：NF1的临床表现多样，且呈年龄依赖性。身材矮小的患儿若合并全身多处牛奶咖啡斑，需警惕NF1的可能，必要时行基因检测，明确诊断后，需定期进行监测随访，以评估疾病的进展情况，早期发现问题并及早干预。

关键词：神经纤维瘤病1型身材矮小牛奶咖啡斑重组人生长激素

双流框架下的改进Transformer软测量建模

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系统仿真学报 2024年

作者：顾皓王佳宇熊伟丽江南大学物联网工程学院江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室

工业过程信息具有高度非线性和动态性，并且数据间存在长期依赖关系，使得时序特征难以被充分提取。因此，提出一种双流框架下的改进Transformer软测量模型。首先，将数据进行分割扩充处理；其次，采用结合自注意力机制的卷积神经网络... 详细信息

工业过程信息具有高度非线性和动态性，并且数据间存在长期依赖关系，使得时序特征难以被充分提取。因此，提出一种双流框架下的改进Transformer软测量模型。首先，将数据进行分割扩充处理；其次，采用结合自注意力机制的卷积神经网络和改进Transformer模型的双流结构并行提取特征；随后，将双流特征融合用于软测量回归；进一步引入残差连接加快模型收敛速度，采用基于正交随机特征算法的改进多头注意力机制解决传统循环神经网络面临的梯度消失和无法并行等问题。最后，通过数值仿真验证所提方法的有效性，并将其应用于脱丁烷塔工业过程丁烷浓度预测，实验结果表明了该方法的优越性。

关键词：软测量深度学习卷积神经网络 Transformer 残差连接脱丁烷塔

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多轴联动电火花成形加工的空间摇动方法

电加工与模具 2022年第3期 15-19页

作者：孙延鑫秦岭褚皓宇奚学程赵万生上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240

多轴联动电火花成形加工是最常用的航空航天发动机闭式整体叶盘类零件加工方法。由于闭式整体叶盘的加工轨迹为一系列空间线段,相应的空间摇动轨迹为复杂的多轴联动轨迹。目前针对多轴联动空间摇动轨迹的研究稀缺,为此提出一种针对空间... 详细信息

多轴联动电火花成形加工是最常用的航空航天发动机闭式整体叶盘类零件加工方法。由于闭式整体叶盘的加工轨迹为一系列空间线段,相应的空间摇动轨迹为复杂的多轴联动轨迹。目前针对多轴联动空间摇动轨迹的研究稀缺,为此提出一种针对空间线段进给轨迹的工具电极空间摇动方法,基于螺旋理论推导出工具电极空间摇动运动学公式,计算得到插补周期内各个运动轴的坐标增量,进而控制多轴联动机床,实现工具电极的空间摇动;进行了工具电极运动轨迹仿真,验证了该方法的正确性和合理性。

关键词：多轴联动电火花加工空间摇动螺旋理论电极运动轨迹