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[硕士论文] 李朋
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在进入工业化大生产时代后,国家能源消耗逐渐增加,电能的消耗在其中占很大比重。在实际的电能生产和输送过程中电力设施容易出现问题,一旦出现问题带来的后果是非常严重的,轻则造成设备损坏经济损失,重则造成火灾,对公共安全和社会发展有重大影响。因此在电能输送过程中能够及时准确地监测到电力设备运行状态,以及控制电闸开断都至关重要。为了满足实时准确的监控电力设备运行状态的需要,同时加快中国智能电网建设速度,对电网远程智能监控进一步研究具有非常重要的意义。
  本文将物联网技术应用于智能电网远程监控系统设计,其中主要设计内容包括三大部分,首先概述了物联网技术的发展,阐述了物联网技术在智能电网中的应用。其次是对整个系统进行硬件设计以及软件设计。在硬件设计方面包括有以CC2530为核心的ZigBee组网模块、数据采集模块设计,以及以S3C2440A微处理器为核心的4G网关模块设计。软件设计方面包括ZigBee节点的采集传输模块软件设计、4G网关模块的软件设计。其中ZigBee节点模块负责电气设备运行数据的采集和组网发送,4G网关模块负责异构网络的数据远距离传输。最后是对整个监控系统界面的开发,使得电气设备远程监测和控制更加方便。
  本文设计的基于物联网的智能电网监控系统采用了温度和电能传感技术、ZigBee组网技术以及4G无线传输技术,解决了异构网络数据传输的问题,能够实时准确的采集电网运行数据,远距离传输到监控平台,实现了对智能电网设备的远程监测和控制。结果表明系统设计内容具有一定的应用前景。
[硕士论文] 张继明
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着社会的发展,移动机器人应用的场景越来越多,有时甚至需要代替人到一些恶劣、危险、有害的环境中去执行任务。机器人系统需要具有更强的越障性能和越障稳定性,才能适应复杂场景。
  文中综合各种行走系统的特点,最终选择摆臂履带机器人作为研究对象。
  1)设计的摆臂履带机器人包括三段结构,中间为主车体结构,前后两端为摆臂结构,其中前后摆臂结构相同,中间主车体结构左右两侧对称,中间底部焊接有槽钢,用以载重时能有更大的强度。且行走轮及摆臂结构部分均包含有多个复杂的小零件,其中的摆臂轮和行走轮内外轴同心。
  2)结合多元统计学的方法对设计的履带机器人、排爆机器人以及搭载的机械臂综合性能进行评价分析。介绍了多元统计学中的AHP、模糊综合评价法以及熵权法的基本原理、算法,用层次分析法对履带式机器人进行综合性能评价,得出各指标因子的权重值,对设计履带机器人具有重要的参考意义;同时,考虑到摆臂履带机器人更好的完成一系列任务,在机器人上方搭载机械臂,为了避免主观性的影响,求权重时应用了熵值法与AHP相结合,更好的选择合适的机械臂设计方案;最后,利用模糊综合评价法对加机械臂的排爆机器人评价,得出所设计的排爆机器人处于中等水平。
  3)本章对摆臂履带机器人的运动情况和稳定性进行研究分析。分析摆臂履带机器人的转向性能,导出了摆臂履带机器人考虑履带接地段打滑条件下的履带受力情况、转向半径及平面运动方程;进一步,分析摆臂履带机器人的爬坡运动和跨沟运动情况,得出摆臂履带机器人安全爬坡及顺利跨越沟壕的条件,并重点分析摆臂履带机器人跨越台阶和楼梯的越障情况;最后,将稳定锥法应用在摆臂履带机器人稳定性综合评定上。
[硕士论文] 朱金峰
仪器仪表工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:滚筒式采煤机是当前煤矿井下应用的主要采煤装备,其自动调高技术是实现采煤自动化的关键性技术。目前对于自动调高技术研究多集中于理论分析与仿真模拟,相关的试验研究较为缺乏,为了更好地研究自动调高技术,课题组研究设计了采煤机调高实验装置,本文针对该实验装置,提出了基于LabVIEW的由数据采集系统与控制系统组成的整体设计方案。
  论文分析了采煤机调高实验装置的整体结构及其液压系统原理和电气系统原理;对实验装置的压力传感器、位移传感器、倾角传感器、声音与振动传感器及其信号调理仪、数据采集卡以及控制系统中的电液比例方向阀和变频器等分别进行了选型设计;应用LabVIEW开发了采煤机调高实验装置测控系统,包括多通道数据采集模块、数据保存模块、报警模块、数据处理模块、恒定信号输出控制模块和MATLAB程序控制模块,并设计了相应的登录界面,以便在实际应用中进行操作;对设计的测控系统进行了模拟实验性能分析,介绍了模拟实验方法和硬件组成,对实验数据进行了相关的实验分析。
  该测控系统为开放架构,可以根据实验需要进行功能扩展。该测控系统的开发,为采煤机自动调高实验装置后续进行模拟截割和自动调高实验研究提供了有效的研究平台,也为类似测控系统的研究提供了借鉴。
[硕士论文] 秦亚洲
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在我国,煤矿井下开采约占煤矿开采比例97%,作为井下提升设备的液压绞车因安全性好、功率高,提升载荷大的特点在煤矿领域应用十分广泛。但由于绞车工作环境恶劣,导致其传统结构难以达到作业要求,另外,传统绞车控制系统大多为手动开环控制,导致其调速精度低,平稳性差及驱动与制动系统协调性不高,严重影响了绞车作业安全。为了使绞车结构更好符合作业要求并改善其控制性能,设计了绞车结构和绞车电液控制系统。使所设计的绞车结构合理,提高了绞车的控制性能。本论文主要研究工作及结论如下:
  (1)依据原始参数,设计了液压绞车整体结构并对电动机,液压马达及密封圈进行了选型分析,计算出钢丝绳缠绕层数及理论最大提升高度,依据公式对钢丝绳、大小齿轮,轴承及滚筒完成了强度校核。
  (2)利用ANSYS-Workbench软件,完成了液压绞车关键构件的静力学分析。结果表明:通过对滚筒仿真分析,使得改进后的滚筒应力分布合理,筒壁厚度由原始95mm优化至67mm,滚筒总重量减少27.6%;通过对小齿轮轴仿真分析,在其轴径变化处将圆角尺寸由R5增大至R10,使得改进后的寿命由15年提高至17年;对箱体和滚轮作静力学分析使其达到了绞车作业要求。
  (3)设计了新型液压绞车电液控制系统。与传统液压绞车控制系统相比,该系统采用电液比例换向阀,电液比例溢流阀及普通液压控制阀相结合的设计方式,在简化系统的基础上,实现了对绞车更为复杂的控制。
  (4)利用AMESim软件,搭建了液压绞车电液控制系统模型并对其性能进行了仿真分析。结果表明:该电液控制系统提高了绞车自动化水平,实现了速度闭环反馈调节;在辅助制动系统的参与下,降低了绞车在启动阶段的速度波动幅度,速度调整时间由传统4s减小至3s左右,改善了系统的速度跟踪性能;驱动与制动系统具有较好的协调配合性,使绞车在作业过程中运转平稳,增强了绞车的作业稳定性和可靠性。
[硕士论文] 王伟
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在寄生式时栅使用过程中,由于时栅测头以离散的形式均匀分布在被测对象圆周上,从而人为安装的局限性总是导致测头与被测对象之间的间隙、俯仰角、偏摆角等安装误差不可避免存在,且随测头与被测对象的相对转动发生连续性、无规则变化,因而无法通过建立理论的数学模型实现安装误差实时修正与补偿。
  为了实现寄生式时栅安装误差实时修正与补偿,本文通过对原有寄生式时栅测头结构进行改进,设计出一款寄生式时栅角位移传感器安装误差自补偿系统,即利用三点法误差分离技术在原有寄生式时栅测头结构中耦合进三组电涡流传感器,通过电涡流传感器测量被测对象与离散测头之间的间隙值,建立间隙、俯仰角、被测转角三者之间的关系方程,得出受安装误差影响后的实际转角,最终实现对寄生式时栅安装误差的实时在线一体化测量与补偿,实现对寄生式时栅更精确的测量。
  寄生式时栅安装误差自补偿系统设计主要包括电路设计与结构设计两个部分。由于耦合进电涡流传感器的缘故,首先需对其电路部分进行设计。当分别施加不同频率的激励信号时,寄生式时栅传感器与电涡流传感器生成的感应信号发生互相干扰,即耦合现象。因此,需设计处理电路对感应信号进行提取与处理,最终获取有用的感应信号。同时,对信号源激励电路进行设计,为寄生式时栅安装误差自补偿系统提供精准、稳定的信号源,最后通过仿真软件Multisim和ModelSim对电路设计部分进行仿真验证。从仿真结果可知,设计的电路可实现寄生式时栅安装误差自补偿系统耦合信号的处理与提取,并为之提供稳定的激励信号源。
  为了验证寄生式时栅安装误差自补偿系统设计方案的可行性,本文通过搭建实验平台对其进行实验论证。从实验结果可知,通过以FPGA为核心生成的激励信号可作为寄生式时栅安装误差自补偿系统稳定的激励信号源。同时,搭建的实验平台可实现对电涡流传感器与寄生式时栅相互耦合感应信号的提取。
  最后对寄生式时栅安装误差自补偿标定结构装置进行设计,其中包括测头、主转动轴、传动装置的设计,并通过Ansys仿真软件进行仿真分析,为后续的结构实物加工提供重要的理论参考。
[硕士论文] 张骎
矿物加工工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:当前,全国大多数选煤厂在重介选煤的工艺控制方面、原生煤泥处理的浮选选煤方面以及压滤生产系统方面均采用传统的人工控制工艺,依靠操作工人的经验和判断,通过眼看、手摸等操作方式来获取数据。虽然在某些环节实现了智能化,如入洗原煤处理量自动控制功能、重介精煤灰分在线检测功能等,但是在某些关键环节仍未实现智能化控制。针对当前涡北选煤厂在人工控制生产方式中存在的缺点和不足,设计一套智能化工作系统可以有效地提升选煤厂的工作效率以及选煤工作的工作质量。
  本文针对当前涡北选煤厂的生产作业系统中存在的问题,提出深度整合重介系统、浮选系统、加压过滤系统、浓缩压滤系统,将各系统整合为一整体,建立清洁低碳、安全高效的现代化、智能化选煤厂的设计思路,以提升各环节自动化水平,提高工作效率,减轻职工劳动强度。在综合分析国内外选煤厂工艺施工技术的基础上,完成重介生产系统、浮游生产系统、压滤生产系统及其他辅助生产系统智能化的设计。用信息化手段管理设备,提高对设备维护的及时性、可靠性。能够对设备运行状况进行监控,实现不同系统间的数据共享,有利于控制系统的完善。实现药剂添加精细化管理,节约生产成本,为生产系统提供可靠实时数据。进而提升选煤厂生产管理的秩序化、合理化,使生产管理人员掌握更多、可靠的生产数据,提高决策的正确性和及时性,并降低生产成本,稳定产品质量,提高精煤产率,提升选煤厂经济效益,有效地提升选煤厂的工作效率,进而增强选煤厂市场竞争力。
[硕士论文] 李强
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:针对目前矿用蓄电池电机车及充电系统存在着体积大、续航能力低、工作效率低、蓄电池使用寿命短、加酸加液泄露及铅污染等问题,以及电机车驱动系统与蓄电池充电装置相互分离的应用现状。根据以上问题,本课题展开了矿用电机车充电与驱动一体化拓扑与控制系统的研究。
  课题首先对矿用电机车储能电源和驱动电机作出比较分析,然后根据矿用电机车工作环境情况等综合考量,选出了低速性能更好的驱动电机(永磁同步电机)与充电速度更快、环境友好的储能电源(超级电容器)。根据矿用电机车的实际运行情况,设计了驱动与充电一体化拓扑电路,并计算出了永磁同步电机和超级电容器的参数。其次,根据所设计的一体化电路拓扑,分析了充电与驱动两种模式下的运行机理,即在驱动模式下的永磁同步电机矢量控制与双向DC/DC变换器的电压外环电流内环双闭环控制;在充电模式下的超级电容器的等效模型及多种充电方法,三相电压型PWM整流控制策略等。重点分析了所设计的一体化拓扑电路中超级电容的充电控制策略,提出了采用分阶段恒流转恒压的充电控制策略,大大缩短了充电时间,解决了传统充电方法充电速度慢、中后期大电流充电容易引起超级电容损坏等缺点。最后,根据所设计的一体化电路拓扑,对一体化控制系统的硬件系统和软件思路进行了设计,并在MATLAB/Simulink仿真软件上搭建了一体化控制系统的仿真模型,来验证一体化控制系统的正确性。
  仿真结果表明,所设计的一体化电路拓扑及充电控制策略,解决了矿用电机车充放电彼此分离、工作效率低下、充电时间长等问题,使得矿用电机车能更加高效的满足工作需求。
[硕士论文] 赵艺
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:铸造在国民经济中占有重要位置,其中铸造技术装备直接影响着铸造的生成质量和生产效率。传统的铸造技术装备大多停留在需要大量人力、机械化和智能化较低的阶段,这样极大地限制了铸造业的发展。但目前尚缺乏针对铸造生产移动智能装备的研究,也没有相关的解决方案。因此,在调研与分析铸造作业环境的基础上,以铸造机器人的全向轮行走机构为研究对象,对其中涉及的关键技术、结构机理和设计方法进行深入分析与探讨。本文主要的工作包括:
  (1)全向轮结构设计与分析。建立了全向轮空间模型,推导出以辊子轮廓曲面上任意一点在全向轮轴线方向投影点对的圆弧圆心角为自变量的辊子半径曲线,借助MATLAB生成辊子的外轮廓曲线,确定出全向轮设计的结构参数,完成了全向轮的结构设计,并利用有限元软件分析,验证了全向轮设计符合最终工程应用强度需求。
  (2)全向轮行走机构结构设计与分析。分析与确定出行走机构动力系统参数的基础上,完成了对铸造机器人全向轮行走机构的电机、减速器选型和传动系统单元、H型支撑腿、单支撑腿、底架、箱体及箱盖等的结构设计,采用Simulation软件验证了关键零部件的设计均符合刚度与强度的力学性能要求。
  (3)全向轮行走机构运动学分析与模拟仿真。构建了全向轮行走机构运动学模型,推导出雅克比矩阵、逆运动学方程及正运动学方程,得出四轮转速与全向轮行走机构运动状态之间的联系。采用ADAMS软件验证了铸造机器人全向轮行走机构结构设计的正确性和运动的稳定性。
  (4)全向轮行走机构设计综合评价。基于AHP评价方法,建立了全向轮行走机构综合评价体系模型,构建了性能指标评估判断矩阵,得出各指标层包含要素的相对权重、子指标层各要素相对目标层的权重和子指标层单个要素对全向轮行走机构的结构设计的权重排序。
  最后,综合上述研究成果,提出了一种合理有效的铸造生产移动智能装备的设计方案,设计的铸造机器人的全向轮行走机构,具备全向运动的特点,有较好的灵活性与柔性,能更好的应用于铸造装备制造业当中。
[硕士论文] 秦金涛
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:本文旨在研究中小跨径混凝土梁桥病害智能诊断系统,以提高桥梁养护从业人员病害诊断能力和桥梁病害防治水平。在分析常见病害诊断智能系统的基础上,采用专家系统、BP神经网络相结合的方法,以人工智能理论为支撑,研究中小跨径混凝土梁桥病害诊断知识,建立BP神经网络诊断模型。本文的主要研究内容如下:
  1、设计中小跨径混凝土梁桥病害智能诊断系统结构。在病害诊断领域常用的智能系统有专家系统、BP神经网络及其两者衍生结合系统,在对其系统特点及问题分析的基础上,结合用户类型、中小跨径桥梁病害特点以及系统设计原则,选用以专家系统、神经网络的结合方式构建中小跨径混凝土梁桥病害智能诊断系统结构,为后续病害知识分析形成系统诊断参数及规则表等提供依据。
  2、确定诊断参数、建立病害诊断规则集。通过研究中小跨径混凝土病害诊断领域知识,基于智能诊断系统知识库产生式规则表示方法,确定了中小跨径混凝土梁桥病害类型、构件类型、材料类型、环境类型、车况等10种诊断输入参数和病害原因及病害处治2种病害输出参数,以此对案例分析形成病害诊断规则,构建诊断规则集;以BP神经网络推理诊断规则,对病害规则中输入参数以归一化和输出参数“n取1”二进制编码做数据预处理,形成诊断规则数据表,为后续BP网络诊断模型学习、测试提供数据。
  3、设计BP神经网络GUI图形界面、建立BP神经网络诊断模型。依据BP神经网络的设计原则,以诊断参数为输入变量,病害原因及病害处治为输出变量,确定网络层数、各层节点个数和训练参数。针对标准BP网络收敛速度慢,隐含层节点个数难以确定等问题,运用MATLAB神经网络工具箱,设计可更改网络结构参数的BP网络GUI图形界面,通过测试结果对比分析确定最优网络结构。
[硕士论文] 周烜
控制科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,网络技术蓬勃发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)作为物联网技术的代表之一也备受关注。WSN从部署之初起,各节点便几乎处于无人管理的状态,其一旦发生故障,就可能给使用者带来巨大的经济损失。因此,及时诊断并排除WSN的故障,提高WSN网络运行的可靠性和生命周期,是保证应用WSN的监控系统完成指定任务的前提条件。
  根据WSN的结构特点和功能特性,针对WSN中可能出现的故障,本文给出了故障特征值提取方法和样本数据划分方法,提出了基于PNN的WSN故障诊断方法和基于SVM的WSN故障诊断方法,并与传统BP算法进行了仿真分析对比,结果表明它们有更高的可靠性。此外,本文还对WSN故障诊断系统进行设计与开发。具体内容包括以下几个方面:
  (1)研究了WSN的常见故障,包括故障类型、故障带来的危害,并对WSN故障进行分析,确定本文要研究的WSN故障类型和WSN发生故障时的故障特征,并构建故障特征与故障类型之间的对应关系。
  (2)考虑到不同故障特征对故障诊断结果的影响程度不同,在仿真前利用MIV算法对故障特征进行筛选、降维,提取出对仿真结果影响因子大的故障特征。考虑到样本数据在空间上的可能存在分布不合理等情况,利用SPXY算法进行样本数据划分,使最终确定的训练集数据和测试集数据都能体现出样本库数据的特征。
  (3)研究了WSN故障诊断中几种常见的传统算法,包括BP神经网络、RBF神经网络、贝叶斯网络,通过分析发现这几种传统算法在WSN故障诊断中依然存在诊断精度不高、网络不稳定等缺点,基于此本文提出基于PNN的WSN故障诊断模型和基于SVM的WSN故障诊断模型。并与BP网络进行仿真结果对比,结果表明提出的这两种算法在WSN故障诊断中具有更高的可靠性。
  (4)利用Web开发技术,设计了WSN故障诊断系统,包括WSN故障特征值的数据可视化处理、WSN系统通信状态评估和WSN系统故障分析与报告。
[硕士论文] 李国辉
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着科学技术的飞速发展,状态监测被应用到很多领域,对其监测质量提出了更高的要求。在电网输电塔领域运用状态监测可以精确的获取电网输电塔的运行状态,不但可以获取人工巡检无法获取的故障信息,而且提高了预警的能力和效率。状态监测的使用有效加快了智能电网的发展,同时状态监测也可应用于大型桥梁和高楼建筑等其他特殊领域。故状态监测领域是值得深入研究的,它的发展和进步对大型建筑故障的预警具有深远意义。
  供电电源和前端信号采集模块是状态监测系统的主要部分,因此提高供电电源稳定性和前端信号采集模块的精度,是使得状态监测系统得到有效提升的关键部分。状态监测系统中采用PVDF压电传感器采集前端信号和供电电源采用电容分压取电,低压端采用反激变换电路多路输出。
  首先前端信号采集采用PVDF压电传感器,具有频响宽,动态范围大,力电转换灵敏度高,机械性能强度高,声阻抗易匹配等优点,采集到的信号传输给放大电路进行信号放大,信号放大电路采用三段级联的方式,其主要核心原件为CA3140和OP07运算放大器。该信号调理电路具有稳定性强、抗干扰能力强、信号处理具有实时性等突出特点,能够实现现实要求。
  其次取电低压电源部分采用反激变换电路,在反激变换电路中采用电流跟随PWM控制模式,运用双环路反馈控制系统,能够较好的控制电路输出。此控制系统最大的优点是:当电网电压和负载电流突变时,所采用的控制系统将能够以超快的速度进行跟随,以便到快速响应的目的。并在MATLAB中搭建电源系统仿真模型,通过仿真运行的波形和实验测试波形,验证供电系统方案的合理性。
  最后对系统的硬件电路和软件程序进行设计与说明。
[硕士论文] 周坚卫
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:汽车为人们的日常出行提供了巨大的便利,而随之带来的是道路行车安全系数不断降低,交通事故发生率逐年增加,这对社会秩序造成了不良影响,也带来了不必要的经济损失。引发交通事故的原因有多种,根据有关统计资料显示,汽车追尾在众多交通事故中占比较高,在高速公路环境下汽车追尾事故的发生率更高,在这种背景下,研究开发一种高效可靠的汽车安全系统成为必要。许多社会科研机构以及国内外众多高校展开了这方面的研究,当今最普遍的降低追尾事故发生率的思路是预警,即在追尾事故发生前的短时间内提醒驾驶员正确合理地操纵汽车,为此本文顺应发展趋势,研究开发了一种汽车防追尾预警系统。
  本文的主要研究内容如下:
  (1)建立安全距离数学模型,研究基于前车的不同状态下的两车安全距离,并从人性化的角度考虑,将安全距离分为两类:提醒报警距离和危险报警距离,这样,预警系统就能根据两种不同的危险级别实行分级预警,综合使用多种报警提醒方式联合作用提示驾驶人进行正确合理的行车操作。
  (2)对汽车防追尾预警系统进行硬件设计。该系统由前车信号采集单元、自车信号采集单元、数字信号处理单元、人机交互单元、主控制单元和报警提醒单元等组成,分别对各个单元模块进行详细的硬件电路设计,选用TMS320F2812DSP数字信号处理器作为从控制器用来处理两车相对信息,STC12C5A60S2单片机作为主控制器处理自车相关信号并控制预警,综合比较各种传感器的特点,选用超声波测距传感器作为前后两车的相对信息(相对距离、相对速度)的测量装置,测量自车车速时选用AH3144E型号霍尔车速传感器,通过节气门位置传感器、制动回路、转向回路对自车的运动状态进行实时监控及信号采集,路况选择按钮用来选择适合当前行驶路面状况的路面附着系数,选用多个报警装置,如蜂鸣器、LED指示灯、LCD液晶显示和WT588D语音播报模块,实现不同危险等级下的综合预警。
  (3)对系统软件进行模块化设计,在集成开发环境下编写了程序代码,主要有主程序、超声波测距程序、SPI通信程序、霍尔传感器测速程序、驾驶行为识别程序、路况选择程序、安全距离模型程序和报警程序。
  (4)在搭建的实验平台上进行系统的模拟实验,实验结果表明,系统能够起到预警作用,具有良好的实用性和可行性,能达到预期要求。
[硕士论文] 许杨
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在电力系统中,变压器非常重要,也是非常昂贵的设备。其主要实现电能的分配、电压的转化以及转移的作用。电力系统安全与否、供电性能是否可靠、运行是否经济与变压器有着直接的关系。当变压器发生故障时,由于其体积庞大、完全密封,工作中很难快速判定其故障类型,这就为快速抢修、恢复运行带来了极大的困难。有鉴于此,本文设计了一套针对变压器油的在线监测系统,旨在通过研究变压器油气分离出的几种特征气体,运用三比值法判断其故障类型,同时在上位机中实现报警。
  本文系统地阐述了变压器油在线监测系统的相关理论,包括变压器油气分离技术的研究现状和根据变压器油气判断故障类型的发展现状等。本文首先对变压器油在线监测系统的总体设计思路和硬件电路设计做了介绍,核心硬件选用TM8变压器在线色谱分析仪和MK60DN512ZVLQ10型单片机,详细介绍了各个硬件的原理并绘制了电路图。其次,根据系统需要设计了与硬件电路相匹配的软件系统,主要包括系统初始化模块、油中气体及微水采集模块、上位机应答模块,其中单片机与传感器以及单片机与上位机之间的通讯均采用MODBUS通讯协议。最后,针对已经装有TM8变压器在线色谱分析仪的企业进行故障数据收集,并用ptoteus软件所仿真出的系统监测单元以及基于STC89C52型芯片所设计出的单片机进行验证,根据系统诊断的故障类型与实际出现的故障类型相比对,从而验证了实验结果,确定了变压器油在线监测系统在故障诊断中的可行性。
[硕士论文] 丁学明
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:目前我国的铸造行业工艺水平和生产效率较低,环境污染严重且现场工作环境恶劣,有大量的噪音、油污和粉尘等。而随着自动化和机器人技术的不断发展,工业机器人已经在搬运、焊接、码垛等行业广泛使用。铸造机器人可以提高铸件生产效率、制造精度和质量,能够承受恶劣的工作环境,并且能够节约劳动力,实现铸造生产的自动化。而机器人的运动学分析是铸造机器人研制中重要的组成部分,为后续机器人动力学分析与控制系统的研发提供了理论基础。
  本文以初步设计的混联式结构重载铸造机器人的结构模型为研究对象,首先简要分析了机器人的结构及其工作原理,并通过螺旋理论计算了机器人并联机构中浇包相对于定平台的自由度。之后在机器人机构模型上每个组成部分建立合适的坐标系,并根据坐标转理论推导出铸造机器人末端执行器浇包的位姿与各驱动元件位姿之间的关系,构造了铸造机器人位姿反解模型。
  根据位姿反解模型,求解出铸造机器人的一阶运动影响系数和二阶运动影响系数,然后根据运动影响系数求解出浇包的速度、加速度与各驱动元件速度、加速度之间的关系,建立机器人的速度模型和加速度模型。
  最后将Solidworks软件中的机器人结构模型导入运动仿真软件ADAMS中,并添加相应的约束和驱动,建立铸造机器人的虚拟样机。在ADAMS中完成铸造机器人的运动学仿真并提取出浇包的位姿、速度和加速度作为已知条件代入推导出的运动学模型中计算出各驱动元件的位姿、速度和加速度数据并将其与ADAMS软件中驱动元件的仿真数据进行对比,绘制出二者数据的差值图,分析误差产生的原因,从而验证铸造机器人运动学分析的正确性。
[硕士论文] 陶璐
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在大型风力发电系统的逆变器中,传统单L型的逆变器在电感参数设置时面临很多的局限。LCL滤波的逆变器一方面满足风力发电系统功率容量的增大和开关频率降低,另一方面也可以解决大容量电感制造、电流环响应以及电感降低等因素带来的问题。本文首先介绍了单L型滤波逆变器和LCL滤波逆变器,分析了无源滤波器以及有源滤波器的结构和原理,对比两者后选出适合本设计的有源逆变器,接着进一步分析了有源滤波器的特性和各个参数的设计,最后建立了LCL滤波逆变器在同步旋转dq坐标系下的数学模型,同时建立了仿真。接着分析三种逆变器控制策略,在实际的应用中,根据这三种控制策略的比较,选择出适合本文的控制策略。
  对电流双环控制的原理和特性进行了分析与深入研究。在电流双环控制的基础之上,分析了基于高阶极点配置的双环控制,发挥了重复和瞬时控制的优点,提高了整个系统的静态动态的稳定性。然后提出了实现谐波补偿的方法是通过动态电压恢复器,应用电流双环控制策略来控制谐波的产生。最后设计得到各个元件的最优运行参数,达到系统稳定运行的条件。同时研究滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系,利用仿真实验验证该优化的控制策略对于系统稳定性的作用。介绍了LCL滤波逆变器实验电路,然后对各个模块的硬件电路进行了分析。通过仿真实验验证了使用LCL结构的滤波器以及应用电容电流内环和并网电流外环的控制策略能有效地控制谐波的产生,提高了整个系统的稳定性。
  最终,结合风力发电并网的特性,验证了电流双环控制的可行性和有效性。在Matlab/Simulink中建立相关仿真模型,并对其作出仿真波形,验证所提控制策略的可行性。
[硕士论文] 范凯杰
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:模块化机械臂具有以下特点:各模块之间采用电气结构进行连接,通过改变中间杆件可以构成不同自由度、不同尺寸、不同工作空间与不同功能的机械臂。一个完整的模块化机械臂由众多个独立的模块组成,其中模块与模块之间的尺寸可以不尽相同。与传统的机械臂相比较,采用模块化设计的机械臂在成本、使用维护、应用范围等方面都具有明显的优点,可以极大的满足人们在各方各面上的需求,模块化机械臂的研究越来越受到各国专家学者的重视。
  本论文研究来源于安徽省高校自然科学研究重点项目,编号:KJ2016A200。本文以该项目所研究的服务机器人模块化机械臂为研究对象,对安装于该服务机器人上的机械臂进行了运动学方面的相关研究,主要包括模块机械臂的正运动学、逆运动学、雅克比矩阵计算、工作空间可视化及轨迹规划与仿真等方面,主要内容如下:
  (1)机器人系统的构建。介绍了本论文所研究的模块化机械臂,主要包括机械臂的结构形式,各模块之间的参数,各模块的物理性能与整体架构,还有用SolidWorks建立的模型。
  (2)机械臂运动学模型建立和分析。采用标准DH法对机械臂进行建立正运动学模型,而对于逆运动学,将几何法以及分离变量法相结合,完成了对机械臂的逆运动学的求解。而后,采用数学软件MATLAB,对模型的正确性进行了验证。
  (3)机械臂灵活性指标分析和工作空间的求解。本文使用TOMM指标中的求解椭球相交体积的方法,在几何层面上对灵活性的优劣作出直观上的表示;关于工作空间的求解和计算,使用的是蒙特卡洛法,对运动时的点云图以做了数据上的分析和图形的绘制。
  (4)机械臂奇异性的分析。本部分主要研究机械臂的奇异性,首先对运动学以及雅克比矩阵进行了数学上的计算求解,经过一系列的分析,得出了θ2=±π/2,θ3=0,θ5=0这三种情况下,机械臂会发生奇异性,之后用MATLAB验证了推理,最终证明了求解的准确性。
  (5)机械臂的轨迹规划。本文对于该种构型的模块化六自由度机械臂轨迹规划方面,为了使得机械臂在运动过程中轨迹连续平滑,在关节空间采用三次和五次插值法进行轨迹规划,并在基于MATLAB构建的仿真平台上完成了仿真验证,之后对直线和圆弧的轨迹规划做了具体的介绍。
  本论文主要针对模块化机械臂其特殊构型下的相关的研究,为后续机器人轨迹优化、动力学及相关控制等方面具有一定的参考意义。
[硕士论文] 陈阳
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文针对大曲率曲面机器人垂直喷涂时的涂层均匀度差和喷涂效率低问题,分别从变倾角静态喷涂涂层厚度模型建立,复杂自由曲面喷涂轨迹路径规划以及连续变倾角外犄角喷涂轨迹优化方法等角度对问题进行了系统的研究。本文的主要内容如下:
  提出了垂直喷涂喷枪数学模型的建立,讨论了现有几种垂直喷涂涂层累积速率模型,建立了曲面上的喷枪模型,并用最小二乘法对涂层进行β分布方程拟合,以此建立圆弧面上的涂层生长速率模型,建立了一种变倾角喷涂喷枪数学模型,将涂层模型运用微分几何放大原理修正垂直喷涂涂层厚度模型参数,从而得到变倾角静态涂层厚度模型。
  研究了复杂自由曲面喷涂轨迹路径生成方法问题,对小曲率自然曲面按照有利于每个面片上均匀度的轨迹规划方法进行分片造型,规划分片后每个面片上的喷涂轨迹,最后整合自然曲面上的喷枪轨迹。对复杂自由曲面采用三角网格划分的方法,以每个三角面片的法向量为约束条件进行拓扑连接,采用边界盒子法规划面片喷枪运动轨迹,并对组合曲面交界线犄角处喷枪轨迹优化。
  最后在连续变倾角外犄角喷涂轨迹优化方法中,采用了—种连续变倾角变量喷涂技术规划喷涂轨迹,基于不同倾角涂层生长速率,分别建立连续变倾角和恒定倾角喷涂区域的涂层厚度模型,并通过建立的变倾角喷涂过程中的涂层分布模型优化了影响涂层均匀度的轨迹参数,最后通过仿真实验验证了本文所提方法的有效生和可行性。
[硕士论文] 于瑞
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国工业的不断发展,铸件日产量也在不断提升。为了满足铸件行业的生产需要,课题组研制了一款工作臂可滑移调整的多臂型铸件清理机器人。不同于传统机器人,多臂型铸件清理机器人可以完成对大重量、形状复杂的铸件搬运和清理作业。文章针对多臂型铸件清理机器人的结构特性以及铸件生产过程中的要求,对机器人的工作空间和轨迹规划展开研究,研究内容如下:
  (1)详细介绍了多臂机器人的发展现状、机器人工作空间和轨迹规划的研究现状。利用旋量法对多臂型铸件清理机器人的工作臂进行正运动学建模,结合旋量理论中的两个子问题简化工作臂逆运动学求解过程,并基于最短行程原则对得到的关节角度进行优化。
  (2)基于蒙特卡洛法在MATLAB软件中对多臂型铸件清理机器人的工作空间进行仿真分析并得到了空间点云图,然后通过极值法对工作空间边界曲线进行提取,得到了多臂型铸件清理机器人工作对象的规格尺寸。
  (3)利用笛卡尔空间坐标系法对机器人搬运过程进行轨迹规划,利用多项式插值法对机器人清理过程进行轨迹插值并得到了插值系数矩阵。在速度约束条件下基于杂交算法对机器人铸件清理过程轨迹进行优化,得到了时间最优的插值轨迹。对比得到的适应度曲线可以发现,优化算法在收敛精度和速度上均优于传统算法。最后,通过分析机器人关节运动参数曲线,算法优化后的轨迹可以满足多臂型铸件清理机器人提出的工作要求。
[硕士论文] 尹雪雪
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着工业的发展,异步电机的地位越来越重要,几乎被用各个领域,毫无疑问,异步电动机为我们的日常生活提供了最为广泛的机械动能和电能。一旦电机发生故障,我们日常的生产生活必会受到影响,如若故障严重,则会引发重大的工业事故,导致人员伤亡等状况的发生。因此,及时发现电机的故障并进行维修是非常必要的。本文建立了一个基于Android平台的电机故障诊断系统,综合了以Android为操作系统的智能终端和便携式下位机采集器二者的优势,在Android故障诊断客户端利用支持向量机算法进行电机故障的分类建模,用户可通过Android终端设备随时查看电机运行状态的诊断结果,真正实现了诊断的便捷性,具有一定的实用价值。具体包括如下研究内容:
  首先,本文依据电机的电磁理论,通过对电机的转子断条、定子匝间短路、转子偏心和轴承故障这四种故障机理进行分析,确定了以电机定子电流信号频谱为依据的特征分量。并利用支持向量机算法对特征分量建立故障诊断的建模,为了进一步提高分类的准确率和诊断的时间,本文又在该算法的基础上提出了交叉验证的方式以及遗传算法和粒子群算法进行参数c/g的优化,分类的准确率达到了98.667%,并通过MATLAB对采集到的故障数据进行了仿真验证。
  其次,设计本系统的下位机采集器,下位机是基于STM32实现的,包括软件和硬件两大部分,在AD15(altium designer15)软件平台上实现硬件电路的设计,硬件的选择和设计部分主要包括电源电路、信号采集与调理电路、A/D转换电路、蓝牙通信电路等。软件部分的设计采用了KEIL uVision5软件进行编程,主要对FFT算法、数据采集和通信等程序进行设计。搭建出了下位机数据采集系统的整体模型。
  最后,对电机故障诊断系统的Android客户端进行模块设计,包括蓝牙通信模块,用户登录模块,Service后台采集模块、电机状态数据分析模块、电机状态数据存储模块和电机运行状态显示模块。最终完成了基于Android平台的电机故障诊断系统的整体设计。
[硕士论文] 唐燕
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:如今,我国老龄人口占据的比重越来越大,独生子女比例也在逐步增加。社会的不断更新进步使得人们的生活节奏愈加急促,这也导致很多独生子女忙于外出学习工作,留下老人独自在家生活而且不能保障他们的人身安全。随着各种独居老人在家出安全事故的报道增多,老年人的安全问题已经逐渐引起了社会的广泛关注。而近年来,物联网技术、无线通信技术、计算机技术等新兴科技都在蓬勃发展,它们应该被应用到生活的各个方面,从而造福人类。本文研究目的是以新兴技术为基础,以空巢老人和长期在外的独身子女需求为核心,创新设计出一个空巢老人智能家居系统,以解决独居老人在家中安全得不到保障的问题。
  本文所设计的空巢老人智能家居系统是在国内外智能家居发展现状基础上的研究,主要分为家庭内部网络、网关和家庭外部网络三大部分,将数据信息采集、数据信息传递和数据信息接收集于一体。终端节点的各类传感器利用信息采集技术来采集老人在家中的生活数据信息,ZigBee网络将采集到的信息参数发送到协调器节点;协调器节点ZigBee网络与4G网络属于异构网络,在它们中间设有一个网关来将采集到的数据处理成可被两种网络传输的数据格式;协调器传输的数据经过网关处理之后,再通过4G网络传输到子女所在的客户端。在以上过程中,如果检测到所采集的数据信息异常,系统会发出报警短信,从而及时通知到子女使之能够采取相应措施。本文在网关部分采用基于ARM核心带闪存的STM32F103ZET6作为微处理器,将ZigBee网络技术和4G网络技术有效结合起来,设计了一个成本低、性能稳定、管理方便和操作简单的智能家居网关。本系统便于子女随时了解老人在家中的安全情况,为老人的人身安全提供有效保障。
  结果显示,所设计的空巢老人智能家居系统虽然不够成熟,但将传感器技术、无线通信技术和4G技术很好的结合在一起,解决了传统智能家居系统传输布线麻烦、难以实现远程监控、不易维修等问题,其性价比高,基本能够满足用户生活的需求,具有一定的实用价值。
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