检索结果-南通市图书馆

作者：丁杰男天津大学

学位级别：硕士

本文主要针对显微外科手术机器人(MicroHand)的控制系统进行了设计和开发。以PC计算机为平台建立了一个集运动控制、触觉感知、图像采集、实时通讯为一体的开放式控制系统;对主从异构型机器人的控制方法进行了深入的研究,取得了一定的... 详细信息

本文主要针对显微外科手术机器人(MicroHand)的控制系统进行了设计和开发。以PC计算机为平台建立了一个集运动控制、触觉感知、图像采集、实时通讯为一体的开放式控制系统;对主从异构型机器人的控制方法进行了深入的研究,取得了一定的研究成果,并将其成功的用在MicroHand系统中。基于显微外科手术的基本操作和空间布局,以血管吻合显微手术操作为实际应用对象,对医生的动作进行了记录和量化分析,以此为标准设计了平面关节型的从手操作器。由于采用了巧妙的双四连杆机构,从机械结构上将机器人的位置和姿态解耦,大大简化了控制算法。在四连杆的实现机构上采用了新型丝传动方式,即简化了机构,又减轻了重量。首先,建立了MicroHand机器人主手和从手的运动学方程,通过数学模型之间的广义映射建立坐标系之间的对应关系,从而解决了主从异构型机器人的控制难题。其次,与此同时在将运动学逆解的公式,通过微变化方式进行了线性化处理,减小了计算量,提高了系统的实时性。线性化公式就像一把双刃剑在简化计算的同时也降低了系统的精度,为补偿线性化公式的误差,采用了将误差作为反馈值组成闭环的控制算法来改善其精度。最后,在计算机仿真试验中,可以观测到线性化公式的精度有了明显的提高。为了验证理论分析设计的正确性和有效性,分别对MicroHand主从机器人的从手和整个系统的主从控制过程进行了详细的实验验证,并运用该系统进行各种如切开、分离、止血等基本操作的功能性试验及“穿针引线”的灵活性实验。最后,经过对仿造血管的多次吻合操作后,MicroHand系统作为主刀医生成功的对兔子颈部动脉进行了血管吻合手术。

关键词：遥操作主从式异构开放式控制系统基于PC机显微外科手术机器人医疗机器人系统

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无线电能传输系统恒流输出控制研究

无线电能传输系统恒流输出控制研究

作者：杨琳天津大学

学位级别：硕士

无线电能传输技术由于其非接触性、位置灵活性、环境兼容性等突出优势,对提高电能传输安全与促进能源可持续发展具有重要研究意义。恒流供电作为一种持续稳定的供电模式,广泛应用于以蓄电池以及发光二极管(light-emitting diode,LED)等... 详细信息

无线电能传输技术由于其非接触性、位置灵活性、环境兼容性等突出优势,对提高电能传输安全与促进能源可持续发展具有重要研究意义。恒流供电作为一种持续稳定的供电模式,广泛应用于以蓄电池以及发光二极管(light-emitting diode,LED)等用电设备中。在实际充电工况中,互感与负载的波动会影响系统的恒流输出,尤其是互感扰动,在动态无线电能传输系统中是不可避免的。传统的应对方案通常采用闭环控制的方式实现恒流输出,但使用闭环控制方式需要在接收端加入调压电路,会改变系统等效负载特性导致系统传输效率降低。同时闭环控制回路需要加入额外的通信链路,既增加了系统设计的复杂程度,又会导致出现无线通信链路与无线能量传输磁场之间的干扰问题。针对上述技术问题,本文提出一种基于神经网络的恒流输出控制方案,旨在耦合因数不确定变化的情况下,实现无线电能传输系统的连续恒流输出控制。整体控制方案不影响系统的传输效率,能应对宽负载应用,无需通信链路与额外控制电路,具有较强的鲁棒性与可行性。具体研究内容如下:首先,以串联-串联(series-series,SS)拓扑磁谐振耦合式无线电能传输系统建模分析入手,研究恒流输出无线电能传输系统中,耦合系数波动与负载参数摄动对系统输出特性的影响机理。其次,提出一种基于神经网络的移相控制策略,能够在耦合系数波动的实际工况下实现连续恒流输出控制,对所提出的控制策略进行了可行性分析,搭建硬件实验平台进行实验验证,结合实际工况对系统参数敏感性进行分析。成功验证所提出的控制策略能够通过仅采集发射端数据,实现对输出电流在耦合波动干扰下的连续自适应调节,且控制精度与动态响应速度均满足实际应用要求。最后,针对负载宽范围变化的应用场合,提出一种基于LCC结构-并联(LCC-parallel,LCC-P)拓扑的恒流输出控制策略,增加发射端电流相位作为神经网络的输入项,结合二端口网络模型进行系统参数设计。对所提出的控制策略进行可行性验证,结果表明该方案可以在互感扰动和负载大范围波动同时存在的情况下,完成负载辨识和自适应恒流输出控制。

关键词：无线电能传输恒流输出无通讯 LCC-P补偿网络宽负载范围

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高压设备危险局部放电在线监测系统硬件研究

高压设备危险局部放电在线监测系统硬件研究

作者：郭凯华天津大学

学位级别：硕士

高压设备预防性非破坏试验中所加电压远远低于设备正常运行电压,不能有效检测出设备绝缘缺陷。高压设备在线绝缘监测是保证电力系统安全发电、供电,及时发现事故隐患,减少停电检修,提高供电可靠性的重要手段。精确性和可靠性是衡量监测... 详细信息

高压设备预防性非破坏试验中所加电压远远低于设备正常运行电压,不能有效检测出设备绝缘缺陷。高压设备在线绝缘监测是保证电力系统安全发电、供电,及时发现事故隐患,减少停电检修,提高供电可靠性的重要手段。精确性和可靠性是衡量监测设备的重要标准。论文以高压设备危险局部放电在线监测系统的硬件结构为主线,详细叙述了监测探头、插板子电路板、逻辑电路板的设计原理和结构组成以及在现场中的抗干扰问题。设备在每次运行之前,偏置电压从0V变化到最大值,确定在当前环境下CD4098的翻转电平幅值,改变了以往使用单一电压幅值的状况,进一步提高了监测设备的测量精度;系统使用了LOC110光电隔离器件,它既能对交流或数字信号进行光电隔离,又能对直流信号进行光电隔离,打破了以往只对交流或数字信号进行隔离的局限,并且该器件的分辨率能达到12位,使测量电压幅值更加精确;监测设备使用具有超低功耗的MSP430F449单片机,能够长久保持在运行状态。在通讯过程中,为了防止现场强电磁环境产生传输数据误码,系统采用了光纤作为通讯介质,既能保证数据传输的准确性,又延长了传输距离。通过在高压实验室中模拟现场设备放电,充分验证了此高压设备危险局部放电监测设备比原有的监测系统精确可靠,并解决了不能进行长距离数据传输的问题。

关键词：高压电气设备在线绝缘监测危险局部放电监测传感器

还原气氛烧结高性能BaTiO3基介质材料的制备与研究

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还原气氛烧结高性能BaTiO3基介质材料的制备与研究

作者：谢嘉玲天津大学

学位级别：硕士

5G通讯和新能源汽车行业的迅猛发展对低成本、大容量和高可靠性多层陶瓷电容器（MLCC）的需求日益迫切。采用贱金属（Ni）取代传统贵金属（Ag-Pd合金）作为MLCC的内电极可以提升介电性能并降低成本,但Ni-MLCC需在还原气氛下制备,同时要... 详细信息

5G通讯和新能源汽车行业的迅猛发展对低成本、大容量和高可靠性多层陶瓷电容器（MLCC）的需求日益迫切。采用贱金属（Ni）取代传统贵金属（Ag-Pd合金）作为MLCC的内电极可以提升介电性能并降低成本,但Ni-MLCC需在还原气氛下制备,同时要求介质材料满足抗还原特性且保持较高介电性能。因此,基于还原气氛烧结,开发出综合介电性能优异（高介电常数、低介电损耗、高绝缘电阻率和良好的温度稳定性）的抗还原介质材料已经成为亟待解决的研究课题。钛酸钡（BaTiO）因具有较高的介电常数和较低的损耗被广泛应用于MLCC介质材料中,但其在还原气氛下高温烧结时,晶格中Ti易还原成Ti,产生大量自由电子和氧空位,导致介质材料发生半导化,使其绝缘特性严重恶化。为此本文从研究烧结气氛对BaTiO的影响机理出发,通过添加施受主掺杂剂及展宽剂改善BaTiO的介电特性和温度特性,在此基础上,引入变价离子进一步提升体系介电常数,综合优化介电性能。本文的主要工作内容如下:（1）还原气氛对BaTiO结构及性能影响机理研究:以不同气氛烧结BaTiO体系为研究对象,结合微观表征和第一性原理计算方法分析晶体内部缺陷结构与介电性能间的作用关系。结果表明还原气氛烧结BaTiO晶体中的自由电子、氧空位和晶体结构畸变是导致样品介电损耗增大和绝缘特性恶化的深层物理机制。因此,抑制自由电子和氧空位的形成是提高BaTiO基介质材料介电性能的关键。（2）还原气氛下施受主离子共掺改性机理研究:基于上述研究,采用Bi、Mg与Zr协同掺杂BaTiO调控其在还原气氛下的介电特性及温度稳定性。分析不同掺杂剂(Bi,Mg,Zr)含量对载流子分布的影响机理,提出缺陷偶极子与载流子分布之间的关联机制,建立体系内部极化机制与介电性能间的关系,并获得具有良好介电性能的BaTiO基介质材料:ε=2020,tanδ=1.59%,ρ>1.0×10Ω·cm,温度特性满足EIA X8R标准。（3）高介、低损耗、温度稳定性综合调控机理研究:为进一步提高BaTiO基介质材料的介电常数,采用变价离子Mn掺杂改性,对介电性能进行综合优化。探究不同含量Mn O引起的介电性能变化,建立晶体结构、缺陷结构及极化机制三者间的作用关系模型,最终获得满足高介电常数、低介电损耗、高绝缘电阻率和宽温度稳定性的BaTiO基介质材料:ε=3643,tanδ=1.10%,ρ>1.0×10Ω·cm,温度特性满足EIA X8R标准。

关键词： BaTiO3 还原气氛缺陷结构温度稳定性介电性能

基于IEEE 802.16标准的QoS框架和算法设计

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基于IEEE 802.16标准的QoS框架和算法设计

作者：崔潇扬天津大学

学位级别：硕士

对于网络技术的未来,人们需要更加方便,快捷的网络接入方式,传统的有线方式往往不能很好地满足这样的要求,所以现今网络的接入方式正在由有线接入方式转向了无线接入方式。802.16标准,即固定宽度无线接入标准,就是顺应这样的技术发展趋... 详细信息

对于网络技术的未来,人们需要更加方便,快捷的网络接入方式,传统的有线方式往往不能很好地满足这样的要求,所以现今网络的接入方式正在由有线接入方式转向了无线接入方式。802.16标准,即固定宽度无线接入标准,就是顺应这样的技术发展趋势产生的。802.16标准是目前最为先进的通讯标准之一,它所采用的众多先进通信技术,如OFDM,AMC,H-ARQ等,都是未来通讯网络中最为重要的技术,但是作为一个以广泛商业应用为目标的标准,如何满足不同服务流的服务质量依然是首要考虑的问题。虽然802.16标准对QoS做出了相关规范,但是如何实现分级服务质量控制,802.16标准中并没有一个整体的描述,本文就是基于这点展开研究,在仔细研究802.16标准特点的基础上,设计了一套新的QoS确保框架。在该框架设计中,本文将各个模块中与平台相关的功能进行抽象和封装,降低了框架与平台的相关性,并在分类模块设计中,采用了多级规则表,提高了规则匹配的效率;又通过交换引擎的设计,降低了模块与模块之间的耦合度。基于该框架,设计了相应的QoS确保算法。这些算法包括:基于抢占的准入控制算法,最优轮询间隔设置,和保证公平性的分级调度算法。通过基于抢占准入控制算法,提供给高优先级服务流更多的接入机会;通过优化的轮询间隔,使得带宽分配能更好的符合带宽要求;而调度算法,由于本着公平原则,可以在满足高优先级服务流的带宽要求前提下,同时尽力为低优先级服务流提供服务,避免其产生的“饥饿”效应。最后建立仿真平台,通过仿真实验证明本文所提出的框架结构和算法能很好的满足802.16标准下各种业务流的QoS要求。

关键词： 802.16标准服务质量准入控制轮询调度

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供水企业管控一体化系统的研究

供水企业管控一体化系统的研究

作者：李玉存天津大学

学位级别：硕士

本文通过对水厂工艺流程及其工艺要求进行深入研究，设计出变频调速恒压供水计算机监控和数据采集（SCADA）系统。针对供水企业的特点，提出一种用PC机组态与PLC模块化编程相结合，有线和无线通讯相结合的方法，开发了一套计算机控制软... 详细信息

本文通过对水厂工艺流程及其工艺要求进行深入研究，设计出变频调速恒压供水计算机监控和数据采集（SCADA）系统。针对供水企业的特点，提出一种用PC机组态与PLC模块化编程相结合，有线和无线通讯相结合的方法，开发了一套计算机控制软件，实现了定压流量补偿的压力闭环运行控制和对水厂供水系统运行状况的监控。现场结果表明，该控制系统具有供水质量好，节能显著，稳定性强，可靠性高，操作灵活等特点。影响供水企业效益的主要因数是供水水质和供水系统的安全和可靠性，给水系统操作控制是一个多目标复杂约束条件下的混合离散型动态规划问题。控制目标是在满足服务供应及系统约束前提条件下，总费用最小。而传统的控制只能实现小区域压力闭环控制而难以做到供水系统的最优调度。本文以ERP的先进经营理念，通过建立管网管理和用户水量水费管理等综合管理系统，使工程师和管理者能够及时、准确地掌握供水系统的运行状况，使管理者真正实现生产与经营统筹管理，实现了管控一体化。

关键词：水厂供水系统监控和数据采集系统(SCADA) 变频调速模块化编程管网管理系统管控一体化企业资源计划(ERP)

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无线点菜系统的研究

无线点菜系统的研究

作者：李健天津大学

学位级别：硕士

《无线点菜系统》是餐饮管理系统的重要组成部分，本文详细阐述了该系统的设计思想、系统构成以及实现有关功能的相关技术。本文详细地分析了《无线点菜系统》运用嵌入式系统设计思想，采用目前最先进的掌上电脑（PDA）和无线局域网（W... 详细信息

《无线点菜系统》是餐饮管理系统的重要组成部分，本文详细阐述了该系统的设计思想、系统构成以及实现有关功能的相关技术。本文详细地分析了《无线点菜系统》运用嵌入式系统设计思想，采用目前最先进的掌上电脑（PDA）和无线局域网（WLAN）技术，通过无线网卡与后台计算机系统进行无线数据交换，从而实现点菜系统的主界面显示、桌台显示、点菜、菜单显示、数据处理等功能。同时介绍了系统研制过程中运用的嵌入式系统开发、无线网络通讯、数据库使用等先进技术。并对如何实现系统功能做了详尽的分析与阐述，给出了在系统功能编制过程中某些具体问题的解决方法。最后，本文对《无线点菜系统》的应用和发展前景进行了展望。

关键词：嵌入式系统实时系统 WLAN 802.11b Pocket PC数据库 Web 服务 RDA(远程数据处理)

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便携式数字音乐电治疗仪的研究

便携式数字音乐电治疗仪的研究

作者：范志涵天津大学

学位级别：硕士

音乐电疗法是以经络理论和音乐治疗理论为基础,吸取电疗法的特点发展起来的一种新型康复治疗手段,具有刺激穴位和音乐治疗的双重作用。虽然该疗法在我国兴起已有十几年的历史,但音乐治疗设备的发展远远没有达到时代要求,技术水平与世界... 详细信息

音乐电疗法是以经络理论和音乐治疗理论为基础,吸取电疗法的特点发展起来的一种新型康复治疗手段,具有刺激穴位和音乐治疗的双重作用。虽然该疗法在我国兴起已有十几年的历史,但音乐治疗设备的发展远远没有达到时代要求,技术水平与世界同类产品有着相当的差距。课题以便携式及数字化为研究目标,研制新型便携式数字音乐电治疗仪产品,完成了样机的调试。论文首先对音乐电疗理论进行了深入分析,并以此作为仪器设计的指导思想,以便携式和数字化作为仪器设计原则,符合现代医疗仪器发展的趋势。仪器采用MP3数字格式音乐为音源,使得音质更优;在国内首次将D类数字放大器用于音乐电治疗仪中实现功率放大,提高了效率,降低了功耗;以低功耗MSP430系列单片机作为控制器采集治疗信号用于液晶显示,使得治疗信号的显示更加直观;利用USB接口与PC机通讯,并利用VC++编写用户界面,可在PC机上观测治疗信号。研制的音乐电治疗仪样机,具有体积小、重量轻、失真度小、带负载能力强的特点,采用锂电池供电能连续工作4小时以上,实现了仪器的便携化。性能实验测试表明,仪器达到了设计要求,模拟临床实验在一定程度上反映了样机在治疗失眠和神经衰弱方面的疗效。

关键词：音乐电疗法音乐电治疗仪便携式 D类音频放大器

基于V2X路侧单元的智能车辆交叉路口高效通行策略研究

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基于V2X路侧单元的智能车辆交叉路口高效通行策略研究

作者：郝璐璐天津大学

学位级别：硕士

随着城市汽车保有量的持续增大,交通环境的复杂度也随之增加,城市交叉路口车辆通行的安全问题和高效问题亟需解决。智能网联技术被认为是解决该问题的关键手段。因此,在智能网联交叉路口的场景下,提出了基于驾驶员意图分类和贝塞尔曲线... 详细信息

随着城市汽车保有量的持续增大,交通环境的复杂度也随之增加,城市交叉路口车辆通行的安全问题和高效问题亟需解决。智能网联技术被认为是解决该问题的关键手段。因此,在智能网联交叉路口的场景下,提出了基于驾驶员意图分类和贝塞尔曲线相结合的车辆轨迹预算法。在此基础上,进一步提出了智能车辆的高效通行策略,以解决交叉路口的安全、高效通行问题。具体研究内容如下:首先,搭建了天津市海河教育园区的智慧道路平台,该平台包括路口感知与标定系统、监控系统、通讯系统以及边缘计算平台等。该系统为本文的研究提供了研究手段和验证场景。其次,在边缘计算中提出了基于支持向量机的驾驶员意图识别算法和基于贝塞尔曲线和代价函数相结合的未来轨迹预测方法。在天津市海河教育园区智能公交线路上,通过采集两个路口的230辆车的真实通行数据,针对路口车辆意图不明确的问题,分析了车辆在路口的通行意图和轨迹特征,利用支持向量机对驾驶员意图(直行、右转及左转)进行识别。针对车辆未来轨迹不明确的问题,使用贝塞尔曲线拟合出轨迹簇,再使用代价函数筛选出一条最有可能的轨迹,作为最终的预测轨迹。经过与采集的80辆车的实际轨迹数据对比,驾驶员意图分类算法准确度在92.5%以上,车辆预测轨迹与真实轨迹间平均偏差为0.214m。最后,针对城市路段固定的拓扑结构以及交通规则,设计了以安全性和高效性为目标的智能车辆通行策略。采用基于预测轨迹的智能车辆碰撞风险估计,根据碰撞时间构造了碰撞风险系数用来划分碰撞风险级别,保障智能车辆行驶的安全性。采用基于车流量的交通信号灯有效时间估计,获取更贴近实际的通行时间。根据不同的交通信号灯的相位,设计绿灯场景下的三种通行模式以及红灯场景下的三种的通行模式。最后基于碰撞风险系数和三角函数优化了车辆的通行速度,减少车辆在路口停车的次数提高车辆的通行率。在Prescan和MATLAB中搭建仿多个真场景,验证了智能车辆在交叉路口可实现减速避撞,重新启动以及紧急避撞,验证了智能车辆在交通信号灯场景下可实现匀速通行模式、加速通行模式、减速通行模式以及停车等待模式。

关键词：智能网联驾驶员意图识别路口通行轨迹预测路口通行策略

凝析天然气两相流量计标定及通讯系统开发与应用

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凝析天然气两相流量计标定及通讯系统开发与应用

作者：李涛天津大学

学位级别：硕士

湿气(Wet Gas)是气液两相流动的一种特殊形态,在自然界及工业生产过程中普遍存在。作为湿气的一种,凝析天然气是重要的气体能源,其各相流量的在线不分离计量在石油天然气工业生产中具有重要的现实意义。TJU-TaiHe TTWGF凝析天然气两相... 详细信息

湿气(Wet Gas)是气液两相流动的一种特殊形态,在自然界及工业生产过程中普遍存在。作为湿气的一种,凝析天然气是重要的气体能源,其各相流量的在线不分离计量在石油天然气工业生产中具有重要的现实意义。TJU-TaiHe TTWGF凝析天然气两相流量计旨在解决天然气井口气液两相的在线不分离计量问题。通过双节流多差压的测量,将若干湿气虚高测量模型联合求解与迭代修正,实现宽量程范围内的气液两相测量。本研究旨在为该流量计提供用于工业现场实验研究的标定系统硬件及软件平台。同时,完善了与凝析天然气两相流计量管相配套的低功耗ARM二次流量积算仪的通讯功能,在现有数据采集、计算、显示、保存和模拟输出等功能的基础上,扩充了GPRS无线通讯功能,实现了多参数及测量信息的无线数据远传,使其更加适用于无人值守的偏远地区天然气井。本文的工作分为两部分,分别针对TTWGF的标定系统设计和应用及其流量积算仪无线通讯功能的开发而展开,主要包括:1.基于虚拟仪器技术为该流量计设计了标定系统,实现了数据采集、流量计算、曲线绘制和数据保存等功能,并具有简单的检定功能,满足了集气站现场标定工作的需要。2.基于GPRS技术为流量积算仪开发了无线通讯功能,同时完成了下位机通讯函数和上位机通讯和数据查询软件的开发。实现了上位机对下位机参数的修改和查询,并可将下位机的流量信息保存到数据库中,供用户以表格或图形的形式查询;上位机软件具有三级用户权限控制和分辨五个井号的能力。

关键词：虚拟仪器湿气测量标定软件 ARM GPRS 无线通讯