检索结果-内蒙古大学图书馆

石河子科技 2023年第3期 72-74页

作者：谷军闪河南科技职业大学信息工程学院河南周口市466000

BP神经网络收敛效率高,但存在局部最优解的问题,遗传算法最优解精度高,但存在较大的依赖性。结合两者的有点,设计了一种BP-GA预测模型,并成功应用于时栅传感器信号处理领域。研究结果表明,组合模型产生的大部分测试点都比较靠近预测曲线... 详细信息

BP神经网络收敛效率高,但存在局部最优解的问题,遗传算法最优解精度高,但存在较大的依赖性。结合两者的有点,设计了一种BP-GA预测模型,并成功应用于时栅传感器信号处理领域。研究结果表明,组合模型产生的大部分测试点都比较靠近预测曲线,达到了很高的相关系数,误差也较低。采用此健康预测模式可以实现高可靠性与高精度的预测效果,能够提前掌握电路系统的健康情况。该健康状况预测方法预测精度高,且明显高于单一模型,满足提前准确获悉电路系统健康状况的要求。

关键词：时栅位移传感器激励信号误差组合预测模型健康诊断

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基于BP-GA算法的时栅传感器信号健康状况预测

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电子产品世界 2023年第6期30卷 51-53页

作者：张海霞河南工业贸易职业学院信息工程系郑州450000

为了提高时栅传感系统的测量精度,本文设计了一种综合运用BP神经网络与灰色模型进行预测的模型。根据激励信号的实际误差引起的测试精度变化,得到预测模型的各项参数。之后建立组合预测模型并设置了健康状况的参考标准。经测试发现,经... 详细信息

为了提高时栅传感系统的测量精度,本文设计了一种综合运用BP神经网络与灰色模型进行预测的模型。根据激励信号的实际误差引起的测试精度变化,得到预测模型的各项参数。之后建立组合预测模型并设置了健康状况的参考标准。经测试发现,经健康诊断标准判定,健康状况预测结果与电路实际相符。该健康状况预测方法预测精度高,且明显高于单一模型,满足提前准确获悉电路系统健康状况的要求。

关键词：时栅位移传感器激励信号误差组合预测模型健康诊断

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基于交变电场的直线位移和角位移组合测量原理与方法研究

基于交变电场的直线位移和角位移组合测量原理与方法研究

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作者：徐靓重庆理工大学

学位级别：硕士

多自由度位移测量技术是推动我国装备制造业向更高技术水平跃升的关键技术支柱。随着科技的发展,在机器人控制、自动化生产、航天航空等复杂系统的制造过程中,对直线位移和角位移测量的准确性、灵敏度及可靠性提出了更高的要求。针对当... 详细信息

多自由度位移测量技术是推动我国装备制造业向更高技术水平跃升的关键技术支柱。随着科技的发展,在机器人控制、自动化生产、航天航空等复杂系统的制造过程中,对直线位移和角位移测量的准确性、灵敏度及可靠性提出了更高的要求。针对当前我国在多自由度位移测量技术领域所面临的瓶颈问题,加快自主研发和创新,掌握核心技术,不仅对于突破国外技术封锁、提高国产装备的竞争力具有重大意义,也对整个制造业的高质量发展具有深远影响。作者所在课题组长期致力于精密位移测量领域,提出了时空转换思想,通过将空间位移和时间量结合起来,实现了高精度位移的测量。为了满足工程和科学领域对多维度运动信息的需求,提高系统的性能和效率,在平面二维纳米时栅位移测量技术的基础上,本文设计了一种基于交变电场的直线位移和角位移组合测量的时栅位移传感器。该传感器由柔性电路板弯曲成圆柱形,并通过在直线方向和旋转方向的激励电极以离散正交编码的方式,为两个测量方向同时提供匀速交变激励电场,实现直线位移和角位移的测量。使用FPCB制造工艺,制造了在直线方向有效量程为100mm,在旋转方向有效量程为360°的传感器动尺与定尺样机。其直线方向和旋转方向的测量精度分别达到138μm和90″。本研究为直线和角度复合测量的传感技术及器件提供了一个新思路,为今后在智能机器人、在线计量、新能源等领域的推广应用打下基础。本文主要研究内容和创新点如下: 1)传感器结构设计与理论研究。首先对国内外关于直线位移和角位移的发展进行了调研,查找了相关文献,重点分析了直线位移和角位移组合测量的研究现状。结合前期对于平面一维和二维位移传感器的测量原理等研究的基础上,提出了一种能够实现直线运动和旋转运动同时进行的传感器结构,对该结构进行数学模型简化分析并推导,在理论上实现了传感器同时进行直线运动和旋转运动时,分别输出直线位移和角位移。 2)传感器模型仿真。在电场仿真软件中建立了用于直线位移和角位移组合测量的柱面位移传感器的三维模型。通过电场仿真结果验证了传感器结构设计和测量原理的可行性。分析了传感器在一维运动情况下和二维运动情况下各自输出的行波信号质量,得到了仿真位移测量误差,并分析了模型仿真中误差产生原因及误差规律。 3)实验平台搭建及样机验证。根据传感器结构以及测量原理,研制了传感器动尺与定尺样机,搭建了实验平台,进行了传感器样机的一维直线位移测试实验、一维角位移测试实验、直线位移和角位移组合测量实验。实验结果表明:采用FPCB工艺制作的传感器样机装配成圆柱结构后,能够实现直线运动和旋转运动,而且能够得到直线位移和角位移数据。最终传感器在直线方向稳定性约为±100nm,分辨力约为300nm。旋转方向稳定性约为±0.5″,分辨力约为3″。在100mm范围内,直线位移测量误差约为138μm,角位移测量误差约为90″。综上,本文提出了一种基于交变电场的直线位移和角位移组合测量的传感器结构,完成了组合测量机理的数学建模。电场仿真初步验证了传感器结构的可行性和理论推导的正确性。制造传感器样机后通过实验研究进一步验证了理论分析和电场仿真的正确性。

关键词：时栅位移传感器电容式传感器直线位移角位移组合测量

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绝对式纳米时栅栅尺污染误差机理与特征提取方法研究

绝对式纳米时栅栅尺污染误差机理与特征提取方法研究

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作者：余志立重庆理工大学

学位级别：硕士

绝对式位移传感器是精密和高端装备中不可或缺的关键部件,它在工业自动化、国防军工、医疗器械和智能机器人等众多领域得到广泛运用。它能够提供准确、实时的位置信息,对于机械定位、运动控制等应用至关重要。随着工业自动化和智能制造... 详细信息

绝对式位移传感器是精密和高端装备中不可或缺的关键部件,它在工业自动化、国防军工、医疗器械和智能机器人等众多领域得到广泛运用。它能够提供准确、实时的位置信息,对于机械定位、运动控制等应用至关重要。随着工业自动化和智能制造技术的迅猛发展,绝对式位移传感器的应用场景日益增多,对其性能和精度的要求也随之提高,对于传感器的长期稳定性和对各种环境因素的适应能力也提出了更高的标准。尤其是在恶劣条件下,传感器发生故障的几率随使用时间的增加而升高,这些条件不仅加剧了传感器故障的风险,还对位移传感器的可靠性提出了更高的要求。在数控机床加工过程中,由于传感器长期处于恶劣的工业环境中,切削液和润滑油极易浸入传感器造成传感器内部栅尺污染,从而影响栅尺的精度和传感器的长期可靠性。这种污染不仅降低了传感器的性能,而且有可能引发严重的安全隐患。栅尺油污污染作为位移传感器中的一种主要的故障,研究其对传感器的影响对于提高传感器的可靠性和环境适应性具有重要意义,同时也为绝对式位移传感器的故障特征提取方法的研究提供了理论基础。在此背景下,针对传感器特别是在状态监测与处理方面的需求更是迫在眉睫。因此,本文以绝对式纳米时栅位移传感器为研究对象,研究了传感器栅尺油污污染的误差机理以及特征提取方法。首先将栅尺油污污染分成均匀污染和非均匀污染两类进行误差分析;接着提出了特征提取方法,通过采用基于遗传算法的BP神经网络优化算法实现了传感器状态分类;然后在此基础上,建立了栅尺油污污染误差模型进行了电场仿真验证;最后通过实验测试验证了理论的正确性以及本文所提特征提取方法的可行性。本文主要研究内容如下: 1)绝对式纳米时栅栅尺污染误差机理分析。阐述了纳米时栅测量原理以及双列式、单列式和绝对式时栅传感结构。基于绝对式纳米时栅传感器研究了栅尺油污污染引入的周期内误差特性。研究表明:均匀油污污染对传感器没有影响,非均匀油污污染主要引入一次和二次谐波误差,并且误差随着污染油污的厚度和宽度的增加而增加。 2)特征提取方法研究。提出了绝对式纳米时栅栅尺污染状态的信号特征提取方法。该方法包括利用小波阈值降噪进行数据预处理、提取信号的频域和时域特征以构建特征向量、将特征向量输入到GA-BP算法模型中进行训练和测试,识别出传感器栅尺污染状态。 3)电场仿真误差分析。基于纳米时栅的测量原理,建立了绝对式纳米时栅栅尺污染电场仿真模型,并对误差理论进行了验证。通过对均匀油污污染和非均匀油污污染的电场仿真,分析了周期内行波信号的畸变程度以及误差,仿真结果验证了理论分析的准确性。 4)实验研究与方法验证。首先搭建了绝对式纳米时栅栅尺污染测量系统,分别对均匀和非均匀油污污染的周期内误差进行实验测试,针对非均匀污染,同样从不同长度、宽度、厚度三个维度进行了实验验证。实验结果与理论分析及仿真验证的结论相吻合,验证了理论与仿真的正确性。其次搭建了动态实验测试平台对绝对式纳米时栅栅尺污染状态的特征提取方法进行了可行性验证,直接采用传感器产生的位移数据作为数据源进行分析,实验结果显示:该特征提取方法能以100%的正确率识别出栅尺油污污染状态,验证了该特征提取方法的可行性。

关键词：时栅位移传感器栅尺污染误差分析电场仿真特征提取

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基于时栅位置反馈的永磁同步电机控制系统设计

基于时栅位置反馈的永磁同步电机控制系统设计

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作者：钱小波重庆理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor:PMSM）由于具有结构简单和输出特性好等优点,所以在很多领域都得到了广泛的应用。磁场定向控制（Fieldoriented Control:FOC）算法控制PMSM时,具有噪声小、无级调速、动态响应快和抗... 详细信息

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor:PMSM）由于具有结构简单和输出特性好等优点,所以在很多领域都得到了广泛的应用。磁场定向控制（Fieldoriented Control:FOC）算法控制PMSM时,具有噪声小、无级调速、动态响应快和抗冲击载荷能力强等优点,此外FOC还能将PMSM等效为直流电机来控制,从而简化了PMSM的控制过程,所以在PMSM的多种控制算法中FOC算法应用最广泛。然而,FOC中PID部分的参数很难调到最优,所以本课题采用神经网络来改进PID部分,改进后的算法易于获得PID部分的局部最优参数,即神经网络PID-FOC控制算法。神经网络PID-FOC控制算法需要实时测量电机转子的位置信息,而光电编码器具有成本高、安装困难、抗冲击和干扰能力较差等缺点,所以采用抗干扰能力强、测量精度高、分辨率高、制造成本低和对环境适应性强的时栅位移传感器来对电机转子进行位置反馈。本文采用时栅位移传感器作为控制系统的闭环位置反馈,运用神经网络PID-FOC控制算法,设计了PMSM电机的控制系统。主要完成如下工作:（1）PMSM控制系统算法设计:神经网络PID-FOC控制算法主要包括三部分:坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）和神经网络PID。先分别对每个模块进行分析设计,然后将三个模块整合成神经网络PID-FOC算法。坐标变换模块主要对PMSM的强耦合特性进行了解耦,其将控制PMSM的三相交流电转换成两个相互正交且独立的直流电,分别为转矩电流（Iq）与励磁电流（Id）;SVPWM主要对逆变器的输出进行控制,SVPWM通过控制逆变器中六个MOSFET管的开关状态,使逆变器输出与正弦交流电类似的六拍阶梯波来控制PMSM;神经网络PID主要是通过神经网络算法来优化FOC算法中PID部分,使其能够容易获得局部最优的PID参数,从而优化FOC控制算法,使电机具有更快的响应速度和抗冲击载荷的能力。（2）PMSM控制系统算法仿真:对神经网络PID-FOC算法进行模型仿真。在Simulink下搭建PMSM控制系统的模型,并进行仿真实验。（3）PMSM转子位置检测:在采用神经网络PID-FOC控制算法控制PMSM时,为了实现对PMSM的高性能控制,必须对电机转子位置进行实时检测。本文将采用时栅位移传感器来实时检测电机转子的位置信息,时栅传感器是等时采样,而光电编码器是对等分间距刻线的码盘进行空间位置测量,两者具有不同的工作原理,若将时栅传感器直接与PMSM控制系统相匹配,将会产生采样周期和采样空间不同步的问题,所以提出了基于BP神经网络的预测测量方法来解决时栅与PMSM控制系统间的不匹配问题。（4）PMSM控制系统软硬件设计与验证:根据第二章设计的模型生成和修改控制程序,对生成的C程序在Keil软件中进行修改、整合与调试,以便对电机的控制达到想要的结果。控制器核心电路包括:STM32最小系统、电源模块、三相逆变器驱动模块、电流采样、通信模块、硬件过流保护等模块;控制器设计包括电路图设计和PCB电气系统设计,以及根据具体应用对象和控制需求对元器件选型。实验证明,基于时栅位置传感器的神经网络PID-FOC控制系统对中低速状态下的PMSM具有良好的控制性能,所以该控制系统能够满足实验转台对PMSM的控制需求。

关键词：永磁同步电机神经网络PID-FOC算法时栅位移传感器预测测量方法控制器设计

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一种时栅传感器谐波误差分析算法

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传感器与微系统 2020年第5期39卷 140-142,147页

作者：杨继森邵争光高义李明李路建重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

时栅传感器在信号采样过程中常出现非同步采样和非整周期采样,采用传统的快速傅立叶变换(FFT)算法作为谐波误差分析时,存在频谱泄露和栅栏效应;针对该问题,提出了一种Nuttall窗加三谱线插值的谐波误差分析算法;该算法以Nuttall窗函数作... 详细信息

时栅传感器在信号采样过程中常出现非同步采样和非整周期采样,采用传统的快速傅立叶变换(FFT)算法作为谐波误差分析时,存在频谱泄露和栅栏效应;针对该问题,提出了一种Nuttall窗加三谱线插值的谐波误差分析算法;该算法以Nuttall窗函数作为FFT的谐波分析方法,可减小频谱泄露引起的误差,用三谱线插值算法对其进行修正,可减小栅栏效应引起的误差;对算法进行MATLAB仿真和实验分析,仿真和实验表明:所提算法能够在加窗函数的基础上进一步提高谐波误差分析的准确性,将谐波分析误差精度从0.1″提高到0.06″。对时栅传感器误差曲线的实验研究进一步验证了该算法的有效性。

关键词：时栅位移传感器谐波误差快速傅立叶变换(FFT) Nuttall窗三谱线插值

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一种胶接试件的测量装置及方法

一种胶接试件的测量装置及方法

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作者：夏焕雄刘检华展丙男张秀敏刘小康郭磊 100081 北京市海淀区中关村南大街5号

本发明提供一种胶接试件的测量装置及方法，涉及胶接试件测量技术领域。该装置包括：基座；支撑结构，支撑结构的第一端与基座固定连接；顶板，顶板固定设置于支撑结构的第二端，顶板上设置有固定结构；底板，底板与支撑结构固定连接，... 详细信息

标准号: CN114088526A

本发明提供一种胶接试件的测量装置及方法，涉及胶接试件测量技术领域。该装置包括：基座；支撑结构，支撑结构的第一端与基座固定连接；顶板，顶板固定设置于支撑结构的第二端，顶板上设置有固定结构；底板，底板与支撑结构固定连接，设置于基座和顶板之间；底板上靠近基座的一侧固定设置有压力检测装置；底板上远离基座的一侧设置有定位结构；螺杆，螺杆的第一端穿设压力检测装置和底板，并与定位结构连接；第二端设置有旋钮，且压力检测装置与旋钮之间设置有弹性构件；时栅位移传感器，包括第一结构和第二结构；第一结构与顶板连接，第二结构与定位结构连接。解决了对于尺寸较小或蠕变量较小的胶接试件的蠕变量的测量误差较大或测量不出的问题。

关键词：底板支撑结构定位结构胶接试件压力检测装置固定设置第一端蠕变量螺杆旋钮测量时栅位移传感器测量技术领域测量装置弹性构件固定结构检测装置有压力穿设

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基于组合模型的时栅信号处理系统健康状况预测

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传感技术学报 2019年第6期32卷 956-962页

作者：杨继森李路建邵争光李明牟智铭重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心

为了保障时栅传感系统稳定性、提高测量精度,提出一种基于ELMAN神经网络和灰色模型组合预测的时栅信号处理系统健康状况预测方法。采用克朗巴哈系数法分析确定激励信号幅值、相位为预测参数。基于ELMAN神经网络及灰色模型,结合加权-比例... 详细信息

为了保障时栅传感系统稳定性、提高测量精度,提出一种基于ELMAN神经网络和灰色模型组合预测的时栅信号处理系统健康状况预测方法。采用克朗巴哈系数法分析确定激励信号幅值、相位为预测参数。基于ELMAN神经网络及灰色模型,结合加权-比例-平均思想实现了组合模型建模。根据系统运行实际,以幅值和相位的相对误差为指标,制定健康诊断标准。实验结果表明,组合模型预测结果的相对误差、预测均方差和相对系数分别为0.101 6、0.011 9和0.988 5,预测误差小、相关性高。经健康诊断标准判定,健康状况预测结果与电路实际相符。该健康状况预测方法预测精度高,且明显高于单一模型,满足提前准确获悉电路系统健康状况的要求。

关键词：时栅位移传感器激励信号误差组合预测模型健康诊断

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基于驻波调制方法的新型时栅位移传感器

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仪表技术与传感器 2011年第4期 4-5,27页

作者：武亮彭东林陈锡侯高忠华郑方燕重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心重庆400054

现有的时栅位移传感器利用三相电机绕组方式形成行波磁场,再通过切割磁力线感应出行波电场,最后通过比相得到位移量。为了摆脱时栅位移传感器的三相电机绕组方式,简化测量工作机理,进行了磁路分析并设计了新的机械结构,采用驻波调制方... 详细信息

现有的时栅位移传感器利用三相电机绕组方式形成行波磁场,再通过切割磁力线感应出行波电场,最后通过比相得到位移量。为了摆脱时栅位移传感器的三相电机绕组方式,简化测量工作机理,进行了磁路分析并设计了新的机械结构,采用驻波调制方法直接得到行波电场。实验表明按该方法设计的传感器达到了较高的测量精度,简化了制作工艺,降低了成本,推进了时栅进一步发展。

关键词：时栅位移传感器驻波调制行波磁场行波电场

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基于时空转换的视觉导引方法及视觉导引车

基于时空转换的视觉导引方法及视觉导引车

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作者：罗哉刘奇陶建国李冬 310018 浙江省杭州市江干区下沙高教园区学院街258号中国计量大学

本发明公开了一种基于时空转换的视觉导引方法，应用场所内铺设二维码标签，终控机通过无线通信模块与视觉导引车的工控机建立无线桥接，工控机连接驱动模块、视觉系统、时栅位移传感器、陀螺仪；视觉系统采集二维码标签图像，获取二维... 详细信息

标准号: CN107844119A

本发明公开了一种基于时空转换的视觉导引方法，应用场所内铺设二维码标签，终控机通过无线通信模块与视觉导引车的工控机建立无线桥接，工控机连接驱动模块、视觉系统、时栅位移传感器、陀螺仪；视觉系统采集二维码标签图像，获取二维码标签中的坐标、工位信息，时栅位移传感器获取视觉导引车经过前后二维码标签的实际的行驶距离和实时速度；陀螺仪获取视觉导引车的运动方向；终控机计算行驶偏移量，控制视觉导引车按规划运动轨迹移动。本发明的视觉导引方法基于时空转换的方法更加高效便捷的完成车辆的导引任务，并且可以在车辆的工作过程中进行实时的校准。

关键词：视觉导引二维码标签时栅位移传感器时空转换视觉系统工控机陀螺仪终控机连接驱动模块无线通信模块工位信息无线桥接行驶距离运动轨迹校准偏移量导引铺设采集图像行驶移动应用规划

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