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基于纵荡速度的非线性变参数无人艇模型

系统科学与数学 2024年第3期44卷 595-609页

作者：黄宴委闫景辉福州大学电气工程与自动化学院福州350116

无人艇的水动力学具有强非线性与时变性,为便于转艏控制,提出一种基于纵荡速度的非线性变参数(nonlinear parameter varying,NPV)模型.首先从水动学机理出发,引入Ross阻尼模型,建立三自由度的非线性机理模型.其次,在机理模型基础上,将... 详细信息

无人艇的水动力学具有强非线性与时变性,为便于转艏控制,提出一种基于纵荡速度的非线性变参数(nonlinear parameter varying,NPV)模型.首先从水动学机理出发,引入Ross阻尼模型,建立三自由度的非线性机理模型.其次,在机理模型基础上,将非线性项隐含于线性结构中,使模型构成类线性结构,再忽略数值较小的横荡阻尼项,并以纵荡速度为变参数,建立基于纵荡速度的NPV模型.NPV模型结构简单,具有非线性项与变参项,为Norrbin非线性模型与线性变参数(linear parameter varying,LPV)模型的扩展形式.最后,由仿真和实验验证了NPV模型能够很好地刻画无人艇转艏运动的非线性与时变特性.

关键词：无人艇水动力学建模非线性时变特性非线性变参数模型

基于微分解谱的油纸绝缘多弛豫频温机理与归一化研究

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电工技术学报 2024年

作者：邹阳黄煜方梦泓姚雨佳金涛福州大学电气工程与自动化学院

为研究温度对油纸绝缘频域介电谱的影响，并探索高效的频温归一化策略以消除不同环境因素带来的测试温度误差，该文提出了基于极化复电容实部一阶微分解谱的多弛豫分解方法。首先，利用微分图谱特征划分出低频弛豫、中低频多弛豫、高频... 详细信息

为研究温度对油纸绝缘频域介电谱的影响，并探索高效的频温归一化策略以消除不同环境因素带来的测试温度误差，该文提出了基于极化复电容实部一阶微分解谱的多弛豫分解方法。首先，利用微分图谱特征划分出低频弛豫、中低频多弛豫、高频弛豫三类不同弛豫区间进行频温介电机理推演，发现各弛豫过程温度特性差异显著；其次，以Arrhenius衍生方程计算不同弛豫的活化能，基于该频温特性参量提取介质中多类贡献分量的频温频移因子，还原标准温度下的介电图谱；最后，利用不同温度及老化程度试样验证该方法。实验分析表明，该方法很好地解决了传统频温归一法所存偏差，且对于不同老化程度介质具有优质的适用性，可为现场测试提供可靠的理论支撑。

关键词：油纸绝缘微分解谱弛豫活化能频域介电法频温归一化

基于机理数据混合驱动的钢铁企业生产短流程功率模型

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中国电机工程学报 2024年

作者：张逸孙守铨廖思阳欧杰宇陈锦涛张良羽福州大学电气工程与自动化学院武汉大学电气与自动化学院

钢铁企业用电负荷受企业生产工况和物理过程参数影响较大，现有研究忽略了工序间物质流与能量流的耦合影响，导致仿真精度有所欠缺。针对上述问题，本文提出一种机理数据混合驱动的钢铁企业生产短流程功率模型。首先，基于物质流与能量... 详细信息

钢铁企业用电负荷受企业生产工况和物理过程参数影响较大，现有研究忽略了工序间物质流与能量流的耦合影响，导致仿真精度有所欠缺。针对上述问题，本文提出一种机理数据混合驱动的钢铁企业生产短流程功率模型。首先，基于物质流与能量流在输送过程中的耦合特性，推导得到前后相连工序间物质量和温度值等物理参数的衰减规律；其次，根据设备运行性质构建功率函数通用表达式，并采用核极限学习机拟合物理量和功率函数特性参数；最后，将不同工序功率进行时域叠加，得到短流程钢铁企业总功率曲线。以国内某钢铁企业的实测数据进行算例分析，仿真结果表明，所提模型能更精确地反映其功率特性。

关键词：钢铁企业生产短流程机理数据混合驱动物质流能量流功率特性

双有源桥直流变换器三电平扩展移相控制下电感电流有效值最优跟踪控制策略

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电工技术学报 2024年第18期39卷 5800-5815页

作者：邓丹阳陈艳慧福州大学电气工程与自动化学院福州350108

多电平双有源桥直流变换器广泛应用于电压传输范围宽的场合,能够减小功率开关电压应力,并提供更多自由度,优化变换器性能。首先,该文提出基于三电平扩展移相控制的三电平双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制策略,建立三电平... 详细信息

多电平双有源桥直流变换器广泛应用于电压传输范围宽的场合,能够减小功率开关电压应力,并提供更多自由度,优化变换器性能。首先,该文提出基于三电平扩展移相控制的三电平双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制策略,建立三电平扩展移相控制策略下各工作模式下的数学模型,根据拉格朗日乘数法得到各可行域内部最优极值点处移相比之间的相互关系;然后,分析边界最优点,通过比较内部最优极值点和边界最优点处电感电流有效值,得到全局最优工作点;最后,根据传输功率与全局最优工作点处移相比的变化关系,得到全局最优工作点跟踪控制策略,克服寄生电阻和开关损耗对最优工作点的影响。将三电平扩展移相优化调制策略与两电平扩展移相控制、单移相控制以及峰值电流优化控制进行对比实验,实验结果验证了所提该优化策略能够有效减小电感电流有效值并提高变换效率。

关键词：三电平扩展移相双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制

基于IKNN和LOF的变压器回复电压数据清洗方法研究

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电子测量与仪器学报 2024年第2期38卷 92-100页

作者：陈啸轩邹阳翁祖辰林锦茄林昕亮张云霄福州大学电气工程与自动化学院福州350108

基于回复电压极化谱提取特征参量是目前广泛应用的变压器油纸绝缘状态评估方法,但极化谱易受工况干扰、人工失误等因素影响而出现特征数据异常的情况,严重降低评估准确性。针对上述问题,该文提出了一种基于局部离群因子(LOF)和改进K最近... 详细信息

基于回复电压极化谱提取特征参量是目前广泛应用的变压器油纸绝缘状态评估方法,但极化谱易受工况干扰、人工失误等因素影响而出现特征数据异常的情况,严重降低评估准确性。针对上述问题,该文提出了一种基于局部离群因子(LOF)和改进K最近邻(IKNN)的回复电压数据清洗方法。首先,选取回复电压极化谱的回复电压极大值Urmax、初始斜率Sr与主时间常数tcdom作为老化特征参量,并基于LOF算法对非标准极化谱中的异常特征量数据进行识别与筛除。其次,利用模糊C均值(FCM)聚类算法减小噪声点对KNN算法的干扰,并通过加权欧氏距离标度突出各特征量间的关联性,进而构建出基于IKNN的数据填补模型架构以实现特征缺失数据的填补。最后,代入多组实测数据验证所提数据清洗方法的实效性。结果表明,数据清洗后的状态评估准确率相较于原有数据上升了50%左右,有效提高了变压器回复电压数据质量,为准确感知变压器运行状况奠定坚实的基础。

关键词：油纸绝缘特征数据清洗局部离群因子算法回复电压极化谱改进K最近邻算法

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基于采样点优化RRT算法的机械臂路径规划

控制与决策 2024年第8期39卷 2597-2604页

作者：陈丹谭钦徐哲壮福州大学电气工程与自动化学院福州350108

针对基于随机采样的RRT机械臂路径规划算法在全局工作空间下采样效率低、随机性强等问题,提出一种基于采样点优化RRT算法的机械臂路径规划算法.相对于全局工作空间采样,优化算法首先基于非障碍物空间生成随机采样点,以降低算法碰撞检测... 详细信息

针对基于随机采样的RRT机械臂路径规划算法在全局工作空间下采样效率低、随机性强等问题,提出一种基于采样点优化RRT算法的机械臂路径规划算法.相对于全局工作空间采样,优化算法首先基于非障碍物空间生成随机采样点,以降低算法碰撞检测概率与冗余节点的生成,再结合一定概率的人工势场法产生启发式采样点,使得机械臂臂体于路径规划采样过程中既能保证随机采样的概率完备,又能使采样点更具目标导向性.其次,为使得路径更加简洁平滑,使用冗余节点删除策略剔除路径中的冗余节点来优化最终路径.最后在二维、三维的仿真环境中对优化算法进行对比实验分析,以验证算法在随机采样路径规划算法中的良好性能,并在IRB 1200-7/0.7机械臂上进行避障规划算法实验.仿真和实验结果都表明,所提出的算法在机械臂路径规划中可以获得更高的规划效率和更优的路径.

关键词：快速随机搜索树非障碍物空间采样人工势场法启发式采样采样点优化机械臂运动规划

ADC12铝合金高速铣削前刀面磨损机理研究

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工具技术 2024年第1期58卷 42-48页

作者：禹杰米少伟林有希福州大学机电工程实践中心福州大学机械工程及自动化学院

为了深入研究ADC12铝合金高速铣削中刀具前刀面磨损行为,采用细晶粒硬质合金刀片进行铣削试验,研究了不同切削速度和切削长度下的切削力变化规律以及对刀具磨损的影响,提出两种前刀面黏结程度评价方法,通过刀具磨损形貌观察及表面化学... 详细信息

为了深入研究ADC12铝合金高速铣削中刀具前刀面磨损行为,采用细晶粒硬质合金刀片进行铣削试验,研究了不同切削速度和切削长度下的切削力变化规律以及对刀具磨损的影响,提出两种前刀面黏结程度评价方法,通过刀具磨损形貌观察及表面化学元素分析,探讨了前刀面的磨损形式,深入剖析了黏结磨损机理。结果表明:切削速度为600m/min时,刀具前刀面黏结最为严重,Al元素含量约为67.61%,这与该速度下切削力较大有关;采用黏结面积法发现,切削速度为600m/min时的刀具前刀面黏结面积同样达到最大,约为0.01286mm^(2);在刀具和工件材料接触区域,由于热—力耦合冲击产生黏结磨损,并在磨粒磨损共同作用下出现月牙洼磨损。

关键词： ADC12铝合金切削速度铣削力磨损形式磨损机理

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基于恒力矩的自适应加工控制系统设计

组合机床与自动化加工技术 2024年第8期 116-120页

作者：黄宁聂晓根李俊悦温玉锋福州大学机械工程及自动化学院福州350116 福州大学先进制造学院晋江362251

切削力对加工质量和加工效率有着重要影响,针对切削力直接测量困难的问题,以高效稳定切削为目标,提出一种主轴恒力矩的自适应加工控制技术方案。以铣削加工为对象,在推导电磁力矩与切削参数关系的基础上应用Simulink建立了基于主轴电机... 详细信息

切削力对加工质量和加工效率有着重要影响,针对切削力直接测量困难的问题,以高效稳定切削为目标,提出一种主轴恒力矩的自适应加工控制技术方案。以铣削加工为对象,在推导电磁力矩与切削参数关系的基础上应用Simulink建立了基于主轴电机矢量控制的自适应铣削加工模型,以恒电磁力矩为目标,采用模糊自适应控制策略对加工模型开展仿真实验,同时开发了自适应加工系统进行切削实验,两种实验结果均表明所提方法相较于传统的PID自适应加工方法具有更高加工效率、更好加工稳定性和更低的主轴负载波动。建立了虚实结合的自适应加工控制系统,有效降低了系统开发成本,虚实实验结果相互印证,提高了所提技术方案的可信度,该方案具有良好的工程参考价值。

关键词：自适应加工模糊控制智能化数控技术

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机器人热控技术研究现状综述

机械科学与技术 2024年第5期43卷 737-749页

作者：高立龙陈嵩郑耿峰福州大学机械工程及自动化学院福州350108 福建省特种设备检验研究院福州350008

现今,采用机器人代替人类完成各种危险的任务已经成为一种趋势。然而,机器人在高温环境下的应用受到热控技术发展的严重制约。本文首先介绍了机器人内部热敏感器件及相应的温控研究工作,进而对近年来机器人热控技术的发展现状进行了综... 详细信息

现今,采用机器人代替人类完成各种危险的任务已经成为一种趋势。然而,机器人在高温环境下的应用受到热控技术发展的严重制约。本文首先介绍了机器人内部热敏感器件及相应的温控研究工作,进而对近年来机器人热控技术的发展现状进行了综述与分析,最后对高温环境下机器人热防护的关键问题和技术应用分别进行了探讨与展望。

关键词：机器人热控高温热防护