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欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统
项目的背景及目的 桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。 技术原理与工艺流程1)桥式吊车自动控制系统
南开大学 2021-04-14
反应与精馏强化过程的自动控制与性能优化技术
1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备,也是最主要的耗能单元,反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成,其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系,而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性,以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰,都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术,通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合,使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性,降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥,而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性,这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式,当系统受到干扰时,很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移,造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此,在传统控制模式的基础上,探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论,对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题,切实提高系统运行品质,有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所,经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术,可根据不同体系的特殊要求,实现不同工况反应与精馏的最佳匹配,解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上,研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论,提出反应与精馏强化过程一体化设计思想,对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术: (1)反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上,采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法,合理选择过程被控变量和操作变量配对模式,运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案,采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试,并根据实际工艺扰动情况,通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值,评价传统控制模式闭环系统性能,在此基础上,改进自动控制方案设计,确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 (2)生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整,负荷的变化将可能引起系统工况的波动,产品质量下降,能耗增加等问题,甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法,实现反应与分离能力动态协同调控;本项目在多变量基础控制系统上,在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块,分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制(Error tolerant DMC)与传统控制相融合方法,实现反应能力与分离能力动态协同调控,使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调,导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中,对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量,采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型,实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 (3)反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上,开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中,是以能耗和操作成本最小为优化目标,以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件,采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算,给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案,采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹,通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节,使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值,实现工况优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性,从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程,融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术,采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线,如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究,并将项目成果融合,开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计,研制一套流程模拟综合实验平台,进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 (1)针对反应与精馏强化过程,在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移,导致集成优势难以充分发挥工程问题,项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论,在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性。 (2)项目沿着学科交叉与融合方向,将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合,提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想,并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究,解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题,发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。
南京工业大学 2021-01-12
欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统设计
项目的背景及目的 桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。 技术原理与工艺流程1)桥式吊车自动控制系统设计 桥式吊车自动控制系统主要包括三个部分:吊车控制单元,工作空间监控单元,和操作单元。控制单元是整个系统的核心部分,它主要负责吊车的作业控制。该单元接收来自操作员的命令,还接收来自工作环境监测单元的环境信息,从而实现自动避障或紧急制动。监测单元主要由多个CCD摄像头和图像处理器构成,主要包括两方面功能:将采集到的环境图像实时地传输到操作单元;对环境信息进行处理,得到障碍位置信息传输给控制单元以实现自动避障。操作单元是桥式吊车自动控制系统的人机接口。 2)桥式吊车实验平台 桥式吊车实验平台主要由机械主体,驱动装置,测量装置和控制系统四部分组成。机械主体是指桥式吊车的机械部分。驱动部分根据控制量来为机械部分提供相应的力/力矩,从而实现对负载的安全、平稳运送。控制系统的控制命令是跟据吊车系统的动力学模型以及实时状态反馈来在线计算的,而实时状态的反馈则通过测量部分(主要包括编码器等传感元件)来完成。 主要技术性能指标Ø 桥式吊车自动控制系统桥式吊车实验平台主要技术指标:l  负载定位精度:5mm。l  负载摆角抑制:-10度~10度。l  具有负载紧急制动能力。l  友好的人机界面。Ø  桥式吊车实验平台主要技术指标:l  外形尺寸:2m×1.2m×0.5m。l  控制周期:<1ms。l  控制方式:力控制。    技术水平及用途 本项目得到天津市自然科学基金项目支持,应用行业  1.运输 2.工业 3.建设。本项目的应用可以提高桥式吊车系统的工作效率与安全性能, 既可将工作人员从艰苦的工作环境中解放出来,又可以增加桥式吊车在危险、极端环境下的作业能力。此外,本项目所设计开发的桥式吊车实验平台,也可以用于各大高校研究所进行非线性欠驱动系统教学、科研的平台。 应用前景分析及效益预测本项目的研究成果,可以有效地提高桥式吊车系统的装运效率,减小系统操作复杂度,降低劳动强度,增加系统的安全可靠性。从而将科学技术转化为生产力,创造出良好的经济效益。同时,随着素质教育的进一步深化,各大高校正不断地寻求良好的实验平台以提高学生的动手能力和学习兴趣,桥式吊车作为一种典型的欠驱动非线性系统是一个很好的研究对像,因此,项目组所设计开发的桥式吊车实验平台在教学、科研上也有广阔的应用前景。
南开大学 2021-04-11
欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统设计
桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。
南开大学 2021-02-01
欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统设计
  桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。    技木原理与工艺流程    1)桥式吊车自动控制系统设计    桥式吊车自动控制系统主要包括三个部分:吊车控制单元,工作空间监控单元,和操作单元。控制单元是整个系统的核心部分,它主要负责吊车的作业控制。该单元接收来自操作员的命令还接收来自工作环境监测单元的环境信息,从而实现自动避障或紧急制动监测单元主要由多个CCD摄像头和图像处理器构成,主要包括两方面功能:将采集到的环境图像实时地传输到操作单元;对环境信息进行处理,得到障碍位置信息传输给控制单元以实现自动避障。操作单元是桥式吊车自动控制系统的人机接口。    2)桥式吊车实验平台    桥式吊车实验平台主要由机械主体,驱动装置,测量装置和控制系统四部分组成。机械主体是指桥式吊车的机械部分。驱动部分根据控制量来为机械部分提供相应的力/力矩,从而实现对负载的安全、平稳运送。控制系统的控制命令是跟据吊车系统的动力学模型以及实时状态反馈来在线计算的,而实时状态的反馈则通过测量部分(主要包括编码器等传感元件)来完成。    主要指标:    桥式吊车自动控制系统桥式吊车实验平台主要技术指标负载定位精度:5mm。       负载摆角抑制:-10度~10度       具有负载紧急制动能力。       友好的人机界面       桥式吊车实验平台主要技术指标       外形尺寸:2m×1.2m×0.5m。       控制周期:<1ms       控制方式:力控制。    应用领域:1运输2工业3建设。本项目的研究成果,可以有效地提高桥式吊车系统的装运效率,减小系统操作复杂度,降低劳动强度,增加系统的安全可靠性。从而将科学技术转化为生产力,创造出良好的经济效益。项目组所设计开发的桥式吊车实验平台在教学、科研上也有广阔的应用前景。
河北工业大学 2021-04-13
一种远程自动控制径向气隙的磁力调速器
项目简介 “一种远程自动控制径向气隙的磁力调速器”是一种远程自动控制径向气隙的磁力 调速器,它通过控制脉冲频率来精确控制步进电机转动位移,同时通过齿轮传动和螺纹 传动控制活动卡体的径向位移,可以精确地调节永磁体和导条之间的径向位移,输出不 同的转速、转矩,实现了联轴器自身无级变速的目的。 产品性能、指标 1) 该产品可以实现联轴器自身无极变速的目的。 2) 因为内转子与外转子非接触传动,提高了联轴器传动的效率。 3) 本发明提高了永磁体的利用率,活动卡体径向移进或移出的
江苏大学 2021-04-14
一种温室秧蔓整体落蔓自动控制发电装置
本实用新型公开的属于农业器械技术领域,具体为一种温室秧蔓整体落蔓自动控制发电装置,其包括:主轴、放线装置、机械制动装置、换向装置、驱动发电装置和控制器,两个所述主轴均匀连接有第一轴承,所述第一轴承的底端均固定连接有固定座,两个所述主轴的一端均固定连接有联轴器,两个所述主轴的上方设置所述放线装置,所述放线装置包括油丝绳、滚轮和吊绳。该温室秧蔓整体落蔓自动控制发电装置,不仅能够实现温室作物整体落蔓功能
青岛农业大学 2021-01-12
一种昆虫培养用温湿度自动控制式培养箱
本实用新型公开了一种昆虫培养用温湿度自动控制式培养箱,包括底座、隔板、顶盖、照明灯管和昆虫培养箱,所述底座的顶部设有温湿度控制调节箱,所述昆虫培养器皿的底部设有储存盒,所述昆虫培养箱远离温湿度控制调节箱一侧的底座上安装有RDF300型PLC控制器,所述RDF300型PLC控制器的输出端通过导线与增压泵以及加热器连接,且RDF300型PLC控制器的输入端通过导线与温度传感器以及湿度传感器的输出端连接。本实用新型设置了加热器和雾化喷头,使得培养箱内的温度和湿度可以根据需求进行调节,便于实验人员对昆虫的培养,进而提高了昆虫的存活率,便于实验的进行,设置的试管架和昆虫培养器皿可以根据昆虫的种类进行选择,提高了培养箱的功能性,便于推广使用。
青岛农业大学 2021-04-11
一种基于计算机视觉的浮桥线型自动控制系统及控制方法
本发明公开了一种基于计算机视觉的浮桥线型自动控制系统,包括岸基控制端和数个浮船控制端,岸基控制端设置于河岸,岸基控制端包括摄像头、图像采集卡和工业计算机,浮船控制端分别设置于各个浮船上且位于同侧,浮船控制端包括位于浮船上的标靶、环境数据采集单元和用于驱动浮船移动的驱动单元,摄像头用于监控并捕捉数个浮船上的标靶图像,并由图像采集卡将图像转换为数字信号传输给工业计算机,工业计算机用于分析图像并判断浮桥线型偏差是否超过预设阈值,并根据判断结果控制环境数据采集单元采集信息,工业计算机分析后控制驱动单元驱动浮船移动调节。本发明实现了浮桥线型的自动监控与调整,提高调整效率和准确性,增强浮桥稳定性和安全性。
南京工业大学 2021-01-12
PLC、变频器、伺服电器控制柜等 电控系统、自动控制系统设计及现场调试
一 、科研领域及方向:自动控制和智能仪表。PLC、变频器、伺服电器控制柜电控系统、自动控制系统设计、现场调试工作。二、服务范围:为中小企业提供电气自动化设计、制作、维修、调试等一条龙服务。 1、 为企业个人提供完整超值的电气自动化工程技术一条龙服务。2、 各种品牌PLC、HMI编程;各种品牌变频器、工控仪表调试;3、 货正价低的各种品牌电气元器件。4、 自工程投标、技术方案、电气施工图设计、元器件采购、电器柜制作、自动化编程调试、现场施工管理等整套工程负责到底。三、合作方式1、项目论证、可研等前期工作2、签署合作合同3、全套技术施工图、系统说明书、技术资料4、系统实施5、客户验收 6、提供3年免费技术支持(7×24h)。
南京工程学院 2021-04-13
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