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PCB钻孔机位置伺服控制技术研究

PCB钻孔机位置伺服控制技术研究

作者：闫文吉南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着电子产品向微小型、高密度、高可靠性方向发展，推动PCB制造过程中的关键设备之一的PCB钻孔机也不断向高速度、高精度、高可靠性方向发展。这样的发展对PCB钻孔机的位置伺服控制系统提出更高的要求。为实现高速高精度PCB钻孔加工，... 详细信息

随着电子产品向微小型、高密度、高可靠性方向发展，推动PCB制造过程中的关键设备之一的PCB钻孔机也不断向高速度、高精度、高可靠性方向发展。这样的发展对PCB钻孔机的位置伺服控制系统提出更高的要求。为实现高速高精度PCB钻孔加工，本文围绕位置伺服控制系统的响应速度与定位精度等问题，主要从控制系统的方案设计、系统模型辨识与建模技术、位置伺服控制策略等方面展开研究，论文的主要研究内容如下：（1）针对高精度、高动态响应的需求，研究PCB钻孔机位置伺服控制系统的控制结构、控制方式和控制方法，确定采用基于力矩控制方式的全闭环控制方案。通过力矩控制方式提高系统的动态响应能力，通过全闭环控制实现系统的高精度控制。（2）为提高系统模型的建模精度，研究系统的模型辨识方法，采用解析法和实验法相结合的方法构建被控对象的数学模型。首先根据物理机理建立被控对象的模型结构，然后设计辨识实验，采用递推梯度校正法辨识模型参数，并进行有效简化。（3）针对全闭环模式下位置伺服控制系统内部结构参数的变化、外部干扰、摩擦等造成的系统性能下降及可能的不稳定性问题，研究基于自抗扰控制的位置控制策略和速度控制策略。为提高速度环的带宽，取消传统自抗扰控制中的跟踪微分器;为提高系统抑制扰动的能力，采用扩张状态观测器实时观测扰动并加以补偿;为提高系统的定位精度，采用基于查找表的误差前馈补偿技术。仿真结果表明，所提出的控制方法可有效地提高系统的响应速度和定位精度。（4）以PCB钻孔机为平台，设计和研发相应的位置伺服控制系统的软件和硬件，对本文提出的PCB钻孔机位置伺服控制系统模型辨识方法、基于自抗扰控制的位置环控制策略和速度环控制策略、定位误差前馈补偿等进行实验验证。实验结果表明，所提出的方法具有良好的可行性和有效性。

关键词：位置伺服控制力矩控制方式模型辨识自抗扰控制误差前馈补偿

硅压阻式压力传感器测量误差在线补偿方法研究

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仪器仪表学报 2020年第6期41卷 59-65页

作者：闫文吉陈红亮陈洪敏王力董静中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 四川天利科技有限责任公司绵阳621010

由于硅压阻式压力传感器的测量精度易受温漂和非线性等因素影响,而现有测量误差数字补偿方法实时性不高,因此提出了一种基于二元插值算法的异频分步在线补偿方法。首先采用三次样条插值算法对传感器输出电压和工作温度插值,抑制温漂;然... 详细信息

由于硅压阻式压力传感器的测量精度易受温漂和非线性等因素影响,而现有测量误差数字补偿方法实时性不高,因此提出了一种基于二元插值算法的异频分步在线补偿方法。首先采用三次样条插值算法对传感器输出电压和工作温度插值,抑制温漂;然后利用拉格朗日插值算法对压力和电压进行分段插值,减小非线性误差;同时降低温度的插值频率以减少每个压力插值周期内计算量,克服了传统的插值补偿方法将两个变量在一个插值周期内计算时间长的缺点。通过传感器标定和误差补偿实验验证了该方法的补偿精度在0~60℃的温度范围内满足±0.05%FS的误差要求,并且在设计的采集系统上实现1 kHz的数据输出速率。实验结果表明该方法可以有效地提高硅压阻式压力传感器的测量精度,且具有较高的实时性,能够实现误差在线补偿。在航空发动机试验的气体压力测量中具有一定的工程应用价值。

关键词：硅压阻式压力传感器测量误差异频分步补偿在线补偿二元插值

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基于实时以太网的运动控制系统设计

组合机床与自动化加工技术 2013年第11期 73-76页

作者：闫文吉游有鹏王弘煜南京航空航天大学机电工程学院南京210016

针对传统以太网基于CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)通信机制带来的数据延迟、数据传输不确定性,以及单环路中某个节点故障时将影响全网的问题,提出了一种基于实时以太网的运动控制系统方案。该方案采用主从调度机制,避免了网络信... 详细信息

针对传统以太网基于CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)通信机制带来的数据延迟、数据传输不确定性,以及单环路中某个节点故障时将影响全网的问题,提出了一种基于实时以太网的运动控制系统方案。该方案采用主从调度机制,避免了网络信道出现冲突的问题。同时,设计采用双通道冗余技术组建网络,使系统具有故障处自动环回功能,提高了系统的可靠性。在设计从站时,利用FPGA直接控制D/A转换芯片进行D/A转换,有效克服了软件编程控制时占用大量CPU时间的缺点,提高了系统的可靠性和集成度。该方案为实现高可靠性、高实时性要求的网络运动控制提供了一种新思路。

关键词：网络型运动控制 FPGA 冗余技术从站控制器

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浅谈磁控电抗器的应用

内蒙古石油化工 2012年第13期38卷 17-18页

作者：闫文吉张波中广核风力发电有限公司内蒙古分公司内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司内蒙古呼和浩特010010

MCR是一种比TCR更具优势的技术,在可靠性、效率和价格方面均优于TCR。MCR避免使用TCR中的门极可关断晶闸管,这种晶闸管故障率偏高,尤其在安装使用的前6个月更为明显。而且MCR还有着很强的过负荷和过电压的能力。

关键词： MCR TCR SVC

面向运动控制的实时以太网MAC层协议的设计与实现

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伺服控制 2012年第5期 69-71页

作者：闫文吉游有鹏郭瑞杨茂南京航空航天大学

随着网络技术和通信技术的发展,网络型运动控制系统成为运动控制领域新的研究和发展方向。然而,标准以太网CSMA/CD通信机制而引起的数据传输的不确定性,使其无法直接应用于运动控制领域。基于此,本文采用主从站控制的调度机制来代替标... 详细信息

随着网络技术和通信技术的发展,网络型运动控制系统成为运动控制领域新的研究和发展方向。然而,标准以太网CSMA/CD通信机制而引起的数据传输的不确定性,使其无法直接应用于运动控制领域。基于此,本文采用主从站控制的调度机制来代替标准以太网的CSMA/CD的通信机制,设计了一种满足运动控制的ms级实时性需求的实时以太网,并通过FPGA平台进行了验证,证明了设计的可行性和有效性。

关键词：实时以太网运动控制系统 MAC FPGA

智能化区域集控中心与数据分析平台的研究与应用

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2022年第4期 134-137页

作者：刘贺闫文吉杨博张潇中广核(兴安盟)新能源有限公司四川德阳618000 北京金风慧能科技有限公司北京100000

随着通讯、电子、电力设备技术的发展,为适应电力系统减员增效的要求,大量的无人值班电站投入运行。因此产生了一种新的运行模式-新能源集中监控中心。集中监控收发所辖场站数据,保障集控中心对场站的实时管理,能够直观、动态、综合地... 详细信息

随着通讯、电子、电力设备技术的发展,为适应电力系统减员增效的要求,大量的无人值班电站投入运行。因此产生了一种新的运行模式-新能源集中监控中心。集中监控收发所辖场站数据,保障集控中心对场站的实时管理,能够直观、动态、综合地掌握所辖场站生产实际情况,对所辖场站数据进行采集、汇总、展示、分析,将现有的新能源场站运行监控模式逐渐变为无人值班,少人或无人值守的运行方式。通过集中监控的方式,并结合GIS地理信息系统、大数据BI分析、组态可视化技术等,为业务管理人员提供信息化管理手段,提高工作效率,降低运营成本。智能化区域集控中心借助智能化远程集控管理系统不仅能够实现信息共享,而且能够全面了解一线生产信息。本文针对于中广核兴安盟新能源场站集控中心在智慧运营应用与大数据分析平台的建设进行研究探讨。

关键词：新能源集控中心 SCADA系统风机设备预警

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某支线客机总体方案中增升装置的设计与优化

南京航空航天大学学报 2017年第3期49卷 411-419页

作者：武明建朱建辉肖天航李正洲张九阳闫文吉南京航空航天大学航空宇航学院中国人民解放军63665部队中航工业成都飞机设计研究所中国燃气涡轮研究院

针对某支线客机,从工程设计的角度,完成了该客机增升装置的气动优化设计。首先根据飞机的相关参数确定增升装置所要达到的气动目标,设计增升装置在机翼的展向和弦向的类型和布置方式,从而确定增升装置的总体设计方案。在二维增升装置设... 详细信息

针对某支线客机,从工程设计的角度,完成了该客机增升装置的气动优化设计。首先根据飞机的相关参数确定增升装置所要达到的气动目标,设计增升装置在机翼的展向和弦向的类型和布置方式,从而确定增升装置的总体设计方案。在二维增升装置设计中,使用NURBS曲线参数化拟合多段翼型缝道部分的外形,通过数值模拟方法和优化算法对三段翼型的缝道外形和缝道参数进行优化设计,最终确定了三段翼型起飞、着陆构型,提出一种二维三段翼型(前缘缝翼、主翼、后缘襟翼)的参数化优化设计方法。在三维增升装置设计中,根据增升装置在机翼展向和弦向的布置方式,取若干关键截面,按照三段翼型的优化结果生成三维增升装置。对三维增升起飞构型和着陆构型的气动特性分析评估表明,所设计的三维增升装置满足设定的气动目标。

关键词：增升装置多段翼型气动特性参数化设计/优化计算流体力学

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一种多通道多功能数据采集系统的设计与实现

测控技术 2020年第10期39卷 47-51,60页

作者：陈红亮闫文吉中国航发四川燃气涡轮研究院四川绵阳621000

为解决航空发动机试验中采用多种仪器采集多种信号数据引起测试系统成本和复杂度增加的问题,设计了一种利用单一硬件资源进行多种模拟信号采集的多通道多功能数据采集系统。系统通过电子开关矩阵和独特的切换策略实现4种信号采集的功能... 详细信息

为解决航空发动机试验中采用多种仪器采集多种信号数据引起测试系统成本和复杂度增加的问题,设计了一种利用单一硬件资源进行多种模拟信号采集的多通道多功能数据采集系统。系统通过电子开关矩阵和独特的切换策略实现4种信号采集的功能,克服了现有通用数据采集系统大多只能采集一种或少数几种类型数据的缺点。利用状态机任务调度实现校准、配置和通信等功能,采用通道隔离技术,实现每个通道信号全隔离,提高系统的抗干扰性。通过校准实验结果和现场应用可知,系统能够采集电压、电流、热电阻、热电偶等信号,电压电流精度可达±0.05%,Pt1000和K型热电偶精度可达±1℃。系统的性能指标满足发动机试验要求,且有效地降低了成本,减小了现场布线复杂度和劳动强度,在航空发动机试验的稳态电参数测量中具有一定的工程应用价值。

关键词：多功能数据采集采集切换策略状态机通道隔离

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一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法

中国测试 2021年第1期47卷 49-53页

作者：田青林陈红亮陈洪敏李粮闫文吉中国航发四川燃气涡轮研究院四川成都610500 四川天利科技有限责任公司四川绵阳621010

针对压阻式压力传感器因热零点漂移、热灵敏度改变以及热迟滞效应引起的误差,提出一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法。该方法是在温升和温降全温区样本采集的数据基础上,采用最小二乘法曲面拟合原理对压阻式压力传感器进行数字补... 详细信息

针对压阻式压力传感器因热零点漂移、热灵敏度改变以及热迟滞效应引起的误差,提出一种压阻式压力传感器全温区温度补偿方法。该方法是在温升和温降全温区样本采集的数据基础上,采用最小二乘法曲面拟合原理对压阻式压力传感器进行数字补偿。通过对传感器进行实验标定和误差分析,并与常用的单一温升样本采集并进行数字补偿的方法进行对比,结果表明该方法能有效降低传感器因热迟滞效应引入的误差,提高传感器在全温区内标定点和非标定点的测试精度。同时,该方法校准参数少,计算量相对较小,对于硬件要求较低,达到在性能和成本之间的良好平衡,是一种实用性较强的在线补偿方法,具有较强的工程应用价值。

关键词：压阻式压力传感器温度补偿全温区最小二乘法曲面拟合热迟滞效应