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表贴式高速永磁同步电机失磁故障及磁体选区渗重稀土研究

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电机与控制学报 2024年第2期28卷 44-53页

作者：谢颖姜佳宁蔡蔚任少卿孙存峻哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080 包头稀土研究院内蒙古包头014030

针对表贴式高速永磁同步电机永磁体在受到高温、强退磁磁场等因素影响易产生局部不可逆失磁故障问题,本文基于有限元分析方法,分别建立了一台24 kW表贴式高速永磁同步电机的二维和三维仿真计算模型,在计及该电机在各类不同的退磁因素作... 详细信息

针对表贴式高速永磁同步电机永磁体在受到高温、强退磁磁场等因素影响易产生局部不可逆失磁故障问题,本文基于有限元分析方法,分别建立了一台24 kW表贴式高速永磁同步电机的二维和三维仿真计算模型,在计及该电机在各类不同的退磁因素作用下,确定了电机磁体发生局部不可逆失磁故障的位置,并预测了磁体的进一步失磁扩散趋势。对比了电机在有无失磁故障情况下的空载气隙磁密和反电动势,并研究磁体不可逆失磁故障对电机运行的影响。由于永磁体易在部分区域发生不可逆失磁,故本文将磁体材料更换为较低牌号,并运用选区渗重稀土技术改善易失磁区域材料特性来提升磁体整体抗失磁能力。在此基础上,探究了更为合理的重稀土渗入区域及渗入梯度,从而保证在不失电机性能的前提下,实现了重稀土元素的极限应用,为表贴式永磁电机磁体选区渗重稀土技术提供了参考。

关键词：表贴式永磁电机永磁体失磁气隙磁密反电动势选区渗重稀土

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基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1168-1179页

作者：丰富胡海林葛琼璇杨杰程浪江西理工大学电气学院江西赣州341000 江西省磁悬浮技术重点实验室江西赣州341000 磁浮技术铁路行业重点实验室上海201804 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高... 详细信息

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。

关键词：直线感应电机无速度传感器模糊扩展卡尔曼滤波边端效应系统噪声

基于改进T-S模糊模型的弧焊机器人轨迹实时跟踪

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组合机床与自动化加工技术 2024年第9期 147-152页

作者：姚江云王宽田李旺昆梁世华柳州工学院信息科学与工程学院柳州545616 桂林电子科技大学海洋工程学院北海536000 桂林理工大学计算机科学与工程学院桂林541004

针对弧焊机器人在实际作业中受到诸多不确定因素的影响,导致弧焊机器人焊接轨迹偏离预期轨迹的问题,提出一种基于改进T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型的弧焊机器人轨迹实时跟踪方法。采用图像识别技术识别并定位焊缝,通过坐标转换,确定焊缝... 详细信息

针对弧焊机器人在实际作业中受到诸多不确定因素的影响,导致弧焊机器人焊接轨迹偏离预期轨迹的问题,提出一种基于改进T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型的弧焊机器人轨迹实时跟踪方法。采用图像识别技术识别并定位焊缝,通过坐标转换,确定焊缝中心线在机器人坐标系中的位置坐标。利用蚁群算法根据焊缝中心线在机器人坐标系中的坐标,搜索从起始位置到目标位置的最优焊接路径。设计了一种改进区间二型T-S模糊模型,通过视觉传感器实时获取新的焊缝信息,计算轨迹误差,以此为输入,利用改进T-S模糊模型对机器人的运动轨迹进行实时调整。实验结果表明,采用改进T-S模糊模型后,机器人轨迹跟踪离散度均降至1 mm以下,弧焊机器人轨迹与预期轨迹高度重合,比传统方法跟踪离散度大大降低。

关键词：改进T-S模糊模型弧焊机器人焊缝识别与定位轨迹规划轨迹实时跟踪方法

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基于电子鼻和电子舌与1D-CNN-LSTM模型的花椒产地快速溯源检测

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传感技术学报 2024年第5期37卷 904-912页

作者：张擎杨晓婧金鑫宁陈立同高文王志强姜春磊山东理工大学计算机科学与技术学院山东淄博255000 淄博市工业数字经济发展中心山东淄博255000 烟台黄金职业学院信息工程系山东烟台265401

针对不同产地花椒产品的溯源问题,提出一种基于电子鼻和电子舌结合一维卷积神经网络(One Dimension-Convolutional Neural Networks,1D-CNN)-长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)混合模型的花椒产地快速检测方法。以5个不同产... 详细信息

针对不同产地花椒产品的溯源问题,提出一种基于电子鼻和电子舌结合一维卷积神经网络(One Dimension-Convolutional Neural Networks,1D-CNN)-长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)混合模型的花椒产地快速检测方法。以5个不同产地的花椒为试验对象,采用电子舌和电子鼻分别采集花椒样本的味觉和嗅觉指纹图谱信息,根据信号特点分别设计1D-CNN提取味觉和嗅觉信号中的局部空间特征,然后采用LSTM捕捉信号的时间序列特征,最后采用多层感知机融合两种特征并进行分类识别。实验结果表明,电子鼻与电子舌信息融合对不同产地花椒的分辨准确率优于单一设备,与其他深度模型相比,所提的模型分类准确性更高,其准确率、精确率、召回率、F1分数分别达到99.0%、99.1%、99.0%、0.989。以上研究将为不同产地花椒的快速鉴定提供新的方法,并为其他农产品的产地溯源检测提供新的研究思路。

关键词：传感器信号处理花椒产地溯源电子鼻电子舌特征融合卷积神经网络长短期记忆网络

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机械臂运动学和动力学的李群表述

科学技术与工程 2024年第14期24卷 5872-5881页

作者：董玫君周焕银房鹏程东华理工大学机械与电子工程学院南昌344000

D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动。为了解决这个问题,采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学。相... 详细信息

D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动。为了解决这个问题,采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学。相较于传统的D-H法计算运动学正解,旋量理论是从整体上对机械臂的运动进行表述,且不需要中间参考系,几何意义清晰。利用Paden-Kahan子问题分析肘机械臂的逆运动学问题,计算出其运动学逆解,并利用旋量理论和李群-李代数,通过Newton-Euler法建立了高效的递归动力学模型。最后对于用旋量理论求出的肘机械臂运动学逆解进行仿真验证,并计算出其工作空间,结果表明用旋量理论的方法更加简洁、精确、高效。

关键词：旋量理论机械臂运动学动力学工作空间

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多尺度非均匀背景散射中心参数化建模

电波科学学报 2024年

作者：张尊刘超牟媛郭琨毅盛新庆中国人民解放军军事科学院系统工程研究院北京理工大学集成电路与电子学院清华大学电子系

多尺度非均匀背景为不同尺度和形状、且在空间上分布不均匀的粗糙结构。本文针对多尺度非均匀粗糙背景散射特性快速计算问题，提出基于散射中心方法的参数化表征模型。多尺度非均匀背景的散射场一般由地表大尺度表面所产生的镜反射分量... 详细信息

多尺度非均匀背景为不同尺度和形状、且在空间上分布不均匀的粗糙结构。本文针对多尺度非均匀粗糙背景散射特性快速计算问题，提出基于散射中心方法的参数化表征模型。多尺度非均匀背景的散射场一般由地表大尺度表面所产生的镜反射分量、大尺度表面几何不连续处所产生的绕射分量和地表小尺度粗糙面引起的漫散射分量共同组成。传统雷达目标散射中心建模采用分布型散射中心、局部型散射中心和滑动型散射中心模型(scattering center model， SCM)表征目标的反射和绕射散射；但是，传统散射中心表征形式仅能描述大尺度光滑表面、几何不连续处的散射场，无法描述小尺度粗糙面的散射效应。本文结合粗糙面的相干-非相干散射理论，在大尺度地形散射中心表征模型的基础上，利用相干模型修正小尺度粗糙面对大尺度表面的散射场幅度的影响；利用双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function， BRDF)建立非相干散射的参数化表征形式。本文对两种非均匀多尺度背景的散射特性进行参数化表征，并采用商业软件高频求解器对计算结果的精度和效率进行了校验，证明了粗糙背景散射中心参数化建模方法的可行性。

关键词：粗糙背景散射中心模型(SCM) 相干-非相干理论双向反射分布函数(BRDF) 散射机理

铱衬底上金刚石外延形核与生长:第一性原理计算

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无机材料学报 2024年第4期39卷 416-422页

作者：王伟华张磊宁丁峰代兵韩杰才朱嘉琦贾怡杨宇中国航天科技创新研究院北京100176 北京理工大学化学与化工学院北京102488 中国科学院深圳先进技术研究院碳中和所/材料所深圳518055 哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室哈尔滨150001 北京控制工程研究所北京100190

异质外延为金刚石晶圆合成提供了一个有效的实现路径,而Ir衬底上金刚石形核生长技术经过20多年的发展已经有能力制备最大直径为3.5英寸的晶体,开启了金刚石作为终极半导体在电子信息产业应用的大门。然而,表面形核、偏压技术窗口、金刚... 详细信息

异质外延为金刚石晶圆合成提供了一个有效的实现路径,而Ir衬底上金刚石形核生长技术经过20多年的发展已经有能力制备最大直径为3.5英寸的晶体,开启了金刚石作为终极半导体在电子信息产业应用的大门。然而,表面形核、偏压技术窗口、金刚石外延生长等一系列发生在异质衬底上的问题都需要从生长热力学的角度给予解释。本研究针对化学气相沉积气氛中金刚石如何实现外延形核与生长这一关键问题,利用第一性原理计算从原子尺度对金刚石形核生长过程展开了系列探究。研究结果如下:C原子在Ir衬底表面位点吸附比在体相位点吸附更稳定,表明无偏压条件下金刚石形核只能在衬底表面发生;离子轰击作用下非晶氢化碳层中sp3杂化C原子个数随着离子动能的增加呈现先增大后减小的变化规律,证实了金刚石高密度形核存在一定的离子动能与偏压大小窗口;金刚石沿着Ir衬底外延生长时界面结合能最低(约为–0.58 eV/C),意味着界面结合能是决定外延形核生长的主要热力学因素。本研究阐明了偏压辅助离子轰击促进金刚石单晶外延生长的热力学机制,对于指导金刚石及其他碳基半导体生长具有重要意义。

关键词：金刚石异质外延形核生长第一性原理结合能

液芯光纤中基于多线抽运调制的带宽可控平顶布里渊增益谱

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物理学报 2013年第19期62卷 233-239页

作者：高玮刘胜男毕雅凤胡晓博浦绍质赵洪哈尔滨理工大学应用科学学院光信息科学与技术系哈尔滨150080 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

提出在CS2/CCl4混合介质液芯光纤中利用多线抽运调制技术实现带宽可控平顶布里渊增益谱的方法,理论研究了抽运光谱线间距、谱线强度和芯液介质混合比对布里渊增益谱的影响,得到了带宽可控平顶增益谱的条件.结果表明,采用一个强度或相位... 详细信息

提出在CS2/CCl4混合介质液芯光纤中利用多线抽运调制技术实现带宽可控平顶布里渊增益谱的方法,理论研究了抽运光谱线间距、谱线强度和芯液介质混合比对布里渊增益谱的影响,得到了带宽可控平顶增益谱的条件.结果表明,采用一个强度或相位调制器,基于单频和多频调制技术产生2—9条抽运光谱线,通过控制谱线间距和各谱线强度比,并改变CS2体积分数,获得了增益带宽在50 MHz—2 GHz范围内可控的平顶增益谱.该方法操作简便、带宽调控范围大,可用于高增益低畸变布里渊放大,满足微弱光信号探测和慢光系统的应用需求.

关键词：受激布里渊散射布里渊增益谱多线抽运调制液芯光纤

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数字全息显微信号项频谱定位及干扰项抑制

光学技术 2024年第3期50卷 277-287页

作者：张贺孔勇吴慧慧廖后章陈杰上海工程技术大学电子电气工程学院控制工程系上海201620 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

在离轴数字全息显微和非相干光成像研究中,空间频域滤波是重建目标物体的振幅和相位信息的关键步骤。信号项频谱选取及中心定位对滤波后重建相位的质量有着极大影响,即使像素级的微小差异也会导致重建相位的严重失真。为了解决这个问题... 详细信息

在离轴数字全息显微和非相干光成像研究中,空间频域滤波是重建目标物体的振幅和相位信息的关键步骤。信号项频谱选取及中心定位对滤波后重建相位的质量有着极大影响,即使像素级的微小差异也会导致重建相位的严重失真。为了解决这个问题,文章提出了一种数字全息显微信号项频谱定位及干扰项抑制的方法。方法根据全息图频谱的直方图分布特性,自适应确定滤波形状和大小,同时,采用质心法来快速准确的确定信号项频谱的中心,并在频域中运用形态学处理来消除信号项频谱周围的干扰项。实现了信号项频谱自适应滤波,从而提高了相位重建的质量。文章使用二维山形图模拟相位进行了仿真验证,并搭建光路拍摄USAF1951标定板上的数字区域和洋葱表皮细胞进行了实验验证。仿真和实验结果表明,算法可以实现高质量的相位重建,并对干扰项进行抑制,提高了离轴数字全息显微系统的成像质量。

关键词：数字全息频谱滤波频谱中心定位干扰项抑制相位重建