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关键词： CAN总线   车身电器   硬件设计  

摘要： 随着车联网、智能汽车、无人驾驶技术的飞速发展,汽车电器之间已不再是点对点之间的通信,整个汽车形成了一个车载网络.在这样的背景下,对汽车元器件之间的传输速率和信息量要求不断提高,信息交换成为难题.CAN总线在汽车领域应用广泛,为解决此问题提供了可能.

关键词： 3D打印   多材料3D打印   缺陷检测   材料结合  

摘要： 3D打印技术的快速发展深刻改变了制造业形态,在制造工艺、制造模式等方面带来了革命性的变化。采用3D打印技术,不仅能缩短产品的开发周期,在短时间内得到产品的原型进行快速迭代升级,还能制造传统工艺无法制造的复杂几何形状。但是目前大部分3D打印机能够打印的材料较为单一,随着3D打印技术在医学、建筑、电子产品设计等领域的应用延伸,这种单材料打印的3D打印机渐渐无法满足人们的使用需求。为了解决这一问题,多材料3D打印技术应运而生,该技术可以实现多种不同性质的材料一次性成型,使得打印件能够具备特殊性质并节省装配时间,因此越来越多研究人员投入到多材料3D打印的研究中。但目前该技术仍处于起步阶段,大多数多材料3D打印机可打印材料仍较为有限且只支持单一的挤出方式,拓展性能较差。本文根据上述研究需求,提出并实现了3D打印制造中心的概念,通过在打印过程中自动更换不同功能的喷头模块来实现多材料乃至多挤出方式的3D打印,并在该平台基础上对材料挤出工艺中缺陷检测、异种材料结合等关键技术进行了研究。第1章,阐述了论文的研究背景与意义,总结了国内外相关研究进展,并提出了本文的主要研究内容。第2章,提出了3D打印制造中心的设计方案,介绍了三种基于不同挤出方式的喷头模块,包括丝材挤出、螺杆挤出、气压挤出等。此外还对平台附属的气路系统、交互屏幕及控制系统进行了详细的阐述。开发了配套的3D打印制造中心上位机控制软件。第3章,针对3D打印缺陷造成材料及时间浪费的问题,提出了基于激光扫描技术的3D打印制造中心在线缺陷检测方法,并设计实验对该方法进行了验证。第4章,针对3D打印中异种材料间结合强度较低的问题,提出了“单层调温过渡工艺”使得PCL和PLA材料的打印结合强度提高了28%以上。第5章,对本文的主要研究工作进行了总结和展望。

关键词： 应变测量   微信号  

摘要： 在结构力学试验中,应变测量是获取实验结果最直接的方法。通过应变测量设备和粘贴在试验件考察部位的应变片的配合使用,可以得到试验过程中每一个应变片粘贴部位试验件的应变数据,从而也就得到了试验件的具体形变量。最终将试验过程中施加的载荷与试验件形变量一一对应,通过试验数据的分析计算,判断试验件的设计是否满足要求。由于应变测量过程中得到的应变数据的单位是με,所以对应的测量电压变化是亚毫伏级。本文主要讨论的问题就是,应变测量设备如何针对毫伏级的电压测量,进行硬件电路设计,对微小的电压信号进行合理的调理、放大与滤波。从而最终可以获得更加准确及真实的试验数据。

关键词： 电动牵引车系统   模糊PI控制   PI控制   PWMONPWM调制   硬件设计   控制程序  

摘要： 最近几年,我国高速铁路修建速度和里程迅速增长,接触网作为高铁的主要供电设备,影响着列车运行的安全性,需要定期对接触网参数进行检测。由于雷达、超声波、激光等测距传感器以及计算机和图像识别技术的发展,非接触式和自动化检测开始快速发展,已经成为现在接触网主要检测方法。接触网检测装置一般安装在检测车上或由牵引车牵引实现自动化检测,一种操作简单、运行平稳、工作稳定的电动牵引车成为铁路部门的需要,本文主要研究用于高铁接触网检测的电动牵引车系统。首先,根据铁路检测特点和要求设计了牵引车的机械结构并完成了参数选型,包括导向轮、驱动轮、驱动装置、操作平台、底层控制板、电池、照明灯、示廓灯。采用双电机驱动,通过操作平台完成牵引动作的控制,包括加速、减速、定速巡航以及刹车等操作,通过底层控制板完成电机和灯光的底层控制,牵引车体积较小、方便搬运,能够完成牵引任务,确定了电动牵引车控制系统总体设计方案,为后续具体设计明确了方向。其次,研究学习了无刷直流电机的结构、换相过程以及数学模型,采用电流转速双闭环控制,使用Matlab/Simulink软件搭建仿真模型,通过对仿真结果分析,转速环和电流环使用模糊PI控制和PI控制策略,采用PWMONPWM调制方式电机控制效果较好。使用Altium Designer 10软件完成了控制系统的电路原理图以及PCB设计,能够驱动带有位置传感器和无位置传感器的无刷直流电机,完成控制系统的硬件设计。最后,通过Keil 5软件完成系统控制程序的编写。对控制系统各个模块的功能以及铁路线上牵引效果进行测试,测试结果表明电动牵引车能够完成具体的控制功能以及牵引任务,具有一定的试验与推广价值。

关键词： 实验教学   数据采集综合实验系统   硬件设计   软件开发  

摘要： 实验教学是专业人才培养的重要教学环节。实验教学的设备系统和教学组织形式，直接关系到实验教学的效果和人才培养的质量。开放式、模块化的系统结构和设计型教学组织，是实验教学的有效形式。数据采集是工程测试系统的重要环节，是机电、动力类专业的基本教学内容，本文围绕数据采集实验教学，尤其是标准仪表体系下的计算机自动数据采集技术，针对课程教学的实际需要，设计开发了一套开放式的数据采集综合实验系统。　　（1）分析了实验系统的功能要求，完成了实验系统总体设计。系统采用模块化、平台化设计，配开放式安装底板，采用工业标准的安装导轨、接线端子，凸显硬件集成接线的重要性，基于面板图形引导，使用者自主接线，构建电源、信号回路。以电动单元组合式仪表系统的二线制接线方式为核心，在同一平台上集成多种常用数据采集模式,包括传统仪表，以及RS-232、Modbus RTU、USB、PCI等计算机接口总线形式，为使用者提供一个综合的学习实践与设计开发的实验平台。本着“硬件集成，软件开发”的原则，使用者构建自己的计算机自动测试分析系统。　　（2）完成了系统硬件设计。以开放式为原则，设计了系统实验台架，重点分析了安装底板和组件固定板的设计;围绕标准仪表系统的二线制接线方式，设计选型了各种检测变送仪表、显示仪表以及电源等元器件;以计算机自动测试系统为目标，分析了多种数据采集模式，选型确定了多种数据采集模块。　　（3）完成了系统应用软件开发。分析了数据采集软件系统的一般功能，包括数据采集、数据分析、数据显示和数据存盘等。按照模块化设计思想，分别探讨了VB6.0、LabVIEW及组态软件环境下数据采集软件的开发实现过程。　　（4）对实验平台进行了应用测试。分析了实验系统主要功能，给出了系统典型配置，编写了实验指导书，并以一单通道温度数据采集为目标，分别就智能仪表数据采集以及USB总线、Modbus RTU数据采集模式，并基于VB6.0、LabVIEW及组态软件等不同软件环境，设计开发了实验系统，给出了系统硬件信号连接、软件界面及操作过程。应用表明，基于实验平台，使用者可自主设计、自行硬件接线、开发软件系统，快速构建自己的数据采集系统。

关键词： 信息融合技术   导航信息   硬件设计   软件设计  

摘要： 为了缩短获取舰船导航信息的时间,保证船舶航行的可靠性,提出基于信息融合技术的舰船导航信息系统设计。在信息融合技术的基础上,通过舰船导航信息接收机电路设计和电源适配器设计,完成系统的硬件设计;基于舰船导航信息的提取和DWA算法改进设计,完成系统的软件设计,实现舰船导航信息系统设计。测试结果证明,基于信息融合技术的导航信息系统与基于GPS的导航信息系统相比,获取导航信息的时间明显缩短。

关键词： 高压输电线路   故障机理   在线监测   硬件设计   软件设计  

摘要： 目前,超高压、特高压电网建设的大规模开展,国网电力公司电网基础建设将实现智能化、大容量、大跨度输送电力等功能,与此同时,对于高压输电线路的运行维护的任务也在相应加大。由于客观原因,大量的高压输电线路都分布在户外,并且覆盖面积广,容易受到恶劣自然环境和人为因素的损害,另外电压等级越高的输电线路遭受雷击的概率也越高。因此有效的对高压输电线路进行状态监测有着重要的意义。传统的人工检测不仅耗费大量人力和物力资源,而且也无法做到实时检测,工作效率差,检测效果难以得到保证;现有的高压输电线路运行维护模式尚存在一定的弊端,无法适应输电线路的高速发展。本文对目前的高压输电线路在线监测技术进行了分析和总结,研究了高压输电线路运维工作的特点和要求,分析了威胁高压输电线路安全稳定运行的主要因素。基于对我国现有的高压输电线路运行维护水平和巡检工作的情况,总结了当前面向高压输电线路的巡检方案和管理模式的现状,提出了一种具有通用模块定义逻辑复用功能的高压输电线路智能巡检系统,该系统利用物联网技术与大数据分析,实现了多维数据联合检测,系统具有以下特点:1)通过采集输电线路线路护区图像和线路温度信息,利用图像分析技术、温度越限告警,能够及时发现输电线路运行隐患,提高巡检效率;2)通过手机微信、手机APP随时随地进行远程巡检,接收隐患告警信息,实现输电线路护区范围内作业违章的语音或自动声光告警,有效避免突发外力破坏事故的发生;3)具有接入多种类型输电线路在线监测信息的扩展能力,将在线监测状态量与护区图像信息融为一体;4)具有分布式处理及系统级联功能,利于市级、省级多级系统的建设和应用,方便输电线路的运行维护和管理。本文对具有CMD逻辑复用功能的输电线路智能巡检系统,从工作原理、技术方案和设备选型等方面进行论述对该系统在充放电管理及切换、图片/视频拍照传输、功耗等方面进行实验,结果达到设计要求,在大规模安装使用后的一段时间内,跟踪统计本系统的监测效果,实验结果与统计数据印证了该系统的可靠性和有效性。

关键词： 智能网联汽车   车载以太网   多域控制器架构   中央网关   硬件设计   软件开发  

摘要： 在科学技术飞速发展的时代，人们对汽车的需求已经不再局限于驾乘服务，大量装载着高新技术的设备进入汽车内部，拥有强大的智能控制系统和多样化的服务体验的同时，也为传统的“分布式”电子电气架构带来了新的挑战。在此背景下，开发新一代电子电气架构，解除智能网联汽车发展的制约因素，成为学者和工程师们共同的研究目标。本文以中央网关为研究对象，面向“车载以太网”和“域控制器”的“集中式”电子电气架构，设计满足智能化与网联化场景下的实车应用。　　本文通过研究和分析当前中央网关系统的功能和应用场景，结合业内总线技术的发展趋势，对车载以太网技术进行了研究和对比分析。针对汽车总线复杂多样难以管理而导致的汽车网络安全风险增高和在封闭性高以及分布式网络下无法通过统一的接口实现整车级OTA升级的问题，本文提出了一种基于车载以太网多域控制器架构的中央网关。本文主要完成的工作如下：　　本文依托主动安全与智能驾驶研究所，以沙滩原型车实验平台为开发对象，采用“集中式”电子电气架构取代传统“分布式”架构的升级改造方案，设计了基于车载以太网（100BASE-T1）通信的中央网关硬件系统解决方案。该方案为整车通信和软件设计提供了良好的硬件基础。　　基于中央网关的硬件基础，以智能化和网联化场景下的应用为目标设计中央网关功能，完成沙滩原型车基于车载以太网多域控制器的线控改装。在满足功能安全和信息安全的条件下，实现了整车通信、整车级OTA升级和汽车网络管理的实车应用。　　为了验证中央网关软硬件系统的稳定性和可靠性，本文首先搭建了仿真测试平台进行开发和测试。测试结果表明，中央网关软硬件系统的性能均达到预期设计目标。最后进行了实车测试，进一步验证了中央网关系统和整车架构的可行性。

关键词： 移动自组织网   跳频   FH-OFDM   RS序列  

摘要： 近年来,随着无线通信技术的发展,移动Ad Hoc网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)得到了飞速发展。但是由于MANET网络拓扑结构变化复杂且迅速,导致其多径效应和节点之间的互相干扰较为显著。跳频技术可有效提高通信系统抗干扰能力、减小信道之间的干扰。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是将输入的串行时域数据变换为并行频域数据,因而可考虑将时域数据映射到频率成分中的某一个或某几个上,从而实现基于OFDM的数字跳频。基于OFDM的数字跳频系统具有跳速快、易于数字集成、功耗较小等优点。在基于OFDM的跳频通信中,子载波映射方式和跳频序列对跳频OFDM(Frequency Hopping OFDM,FH-OFDM)系统具有重要影响。本文主要工作如下:(1)首先,对基于OFDM的跳频通信进行理论分析;其次,对基于OFDM的时间连续跳频和时间间隔跳频进行理论分析;最后对m序列、RS序列、Latin Square序列、Costas序列对跳频性能的影响进行理论研究。(2)针对基于OFDM的时间连续跳频通信系统,研究采用单子载波映射、随机多子载波映射、分组分散式子载波映射、分组集中式子载波映射及分组随机式子载波映射五种子载波映射方式的系统性能。(3)提出了基于OFDM的时间间隔跳频通信系统,研究采用固定时间间隔分组分散式子载波映射、固定时间间隔分组集中式子载波映射、固定时间间隔分组随机式子载波映射及随机时间间隔分组随机式子载波映射四种子载波映射方式的系统性能。(4)针对不同的跳频通信系统,构造了非连续抽头m序列、RS序列、Latin Square序列、Costas序列。对九种子载波映射方式下的基于OFDM的跳频通信系统与四种跳频序列的组合在高斯信道、瑞利信道、单频干扰、多频干扰及部分频带干扰下的性能进行仿真分析。仿真结果表明,FH-OFDM系统比OFDM系统具有更优异的抗多径和抗干扰性能,同时发现采用RS序列的随机时间间隔分组随机式子载波映射FH-OFDM与其余子载波映射方式的FH-OFDM相比,在相同的通信条件下,都具有较为优异的性能。(5)完成RS序列随机时间间隔分组随机式子载波映射FH-OFDM系统的硬件模块设计,应用硬件描述语言对主要模块进行硬件设计和功能验证。硬件验证平台采用XILINX公司Virtex-7 VC707 Evaluation Platform FPGA开发板,完成了硬件设计部分的逻辑综合,Vivado综合结果表明:跳频跳时(Frequency Hopping Timing Hopping,FHTH)模块时钟达333 MHz,总功耗达0.619 W,共占用Slice LUTs资源1503个,Slice Registers资源1627个,发送模块占用IO资源523个,接收模块占用IO资源522个。

关键词： 龙门起重机   电气控制系统   硬件设计   功能模块  

摘要： 龙门起重机是造船厂的重要起升运输设备，电气控制系统作为起重机运行的“大脑”，直接决定了起重机运行的安全性和稳定性。提高起重机电气控制系统的稳定性和控制精度，对于缩短造船周期、促进造船业的发展具有重要意义。　　论文以某造船厂的600T、跨距182m的造船龙门起重机项目为研究背景，设计了一种造船龙门起重机电气控制系统的方案，能够实现起重机的运行状态监测和电气控制。论文首先对起重机的参数和工作原理进行了分析，研究了起重机的控制技术，结合系统的性能需求，建立了自下而上的执行层、控制层、监控层和管理层的四层式控制系统结构。然后，从供电系统、主传动系统、防溜钩设计和纠偏设计等方面进行了电气控制系统的硬件设计，系统选用西门子S7-400系列的PLC作为主站控制器，ET-200M模块作为分布式从站，以西门子6SE70系列变频器构成交流驱动系统，分站之间、变频器与主控制器之间经PROFIBUS进行数据通讯。最后，基于WINCC组态软件，对电气控制系统的监控系统CMS进行设计，CMS与PLC构成上、下位机关系，通过以太网传递数据，从CMS可获取系统变量值，监控系统可直观显示起重机各机构的运行情况，同时具有故障报警和故障诊断功能。　　论文设计的电气控制系统经过运行调试，已成功交付。测试表明电气控制系统的设计可以有效控制起重机的运行，并能正确监控并显示机构运行状况。