摘要：对于五相永磁电机最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制系统,由于电机交叉耦合及饱和效应的存在,极大影响MTPA控制精度,无法满足其用于电动汽车领域的多工况运行需求.针对此问题,本文从电机驱动系统的角度,提出一种新的主动式MTPA策略.在电机设计阶段,提前考虑基于虚拟信号注入的MTPA(MTPA based on virtual signal injection,VSI-MTPA)控制精度,提出一种反凸极效应增强的五相磁场增强型内置式永磁容错(flux-intensifying fault-tolerant interior permanent magnet,FIFT-IPM)电机,以抑制交叉耦合及饱和效应对MTPA点追踪精度的影响;同时从控制算法的角度,针对五相FIFT-IPM电机的反凸极特性,提出相应的高精度VSI-MTPA控制策略,进一步提升五相FIFT-IPM电机MTPA控制驱动系统的动稳态性能.最后,搭建电机驱动系统实验平台,验证所提策略的可行性和有效性.

摘要：谷物收获机械无人化作业可有效解决收获季用工短缺问题,全田块自动导航作业是无人收获机智能化的核心。为解决水稻无人收获作业自动打点问题,基于边界线跟踪与地头区域检测实现水稻田块最外圈导航与剩余作业区域自动打点,并提出一种目标区域先验形态辅助的动态感兴趣区域设定方法,改善作物边界线提取可靠性。采用自控小车对所提方法进行验证,试验结果表明,当车辆作业速度为0.8m/s时,水稻未收获区域直线边界跟踪平均误差小于5cm,单帧图像检测时间小于50ms。水稻边界自动打点试验结果表明,所设计自动打点系统打点平均误差为3.5cm,满足直角梯形水稻田块自动打点需求。

摘要：针对草莓高起垄定向移栽农艺要求,设计一种机械打穴、人工识别草莓苗弓背方向后定向穴栽的移栽机。基于可编程控制器(PLC)设计整机控制系统,包括移栽机定速行走控制系统、前轮转向控制系统、打穴控制系统等任务模块。整机采用直流无刷电机作为底盘的驱动元件,根据电机自带编码器的输出值进行行走速度、栽植株距和打穴频率的协调控制,采用步进电机作为打穴机构的驱动元件,由接近开关对打穴机构进行定位,通过二者配合完成打穴过程,在人机协同作业下,完成草莓苗移栽。试验结果表明:当单行移栽效率为15株/min,株距为150 mm、200 mm、250 mm时,株距合格率、孔深合格率、孔径合格率均在95%以上,其变异系数均小于5%,打穴成功率均大于95%,符合移栽机行业标准,打穴移栽效果满足农艺要求。

摘要：低弹性模量的三元β型钛或锆系合金中的体心立方(bcc)结构多处于不稳定状态,因此难以通过制备单晶的方式来直接测定单晶弹性常数。利用原位同步辐射高能X射线衍射(SXRD)技术和Eshelby-Kroner-Kneer弹塑性自洽模型,获取了具有bcc结构的三元Ti-33Nb-4Sn,Ti-35Nb-4Sn,Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn多晶合金的单晶弹性常数,成功解决了此类合金难以通过制备单晶来直接获得单晶弹性常数的技术瓶颈,揭示了具有bcc结构的多晶β型钛或锆系合金的低模量机制。结果表明,与二元β型TiV,TiCr和TiNb单晶合金相比,经冷轧退火处理的Ti-33Nb-4Sn和Ti-35Nb-4Sn合金和固溶处理的Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn合金具有较低的■剪切模量C′和超低的{001}剪切模量C_(44)。基于Hill近似理论进一步分析可知,三元β型Ti-33Nb-4Sn,Ti-35Nb-4Sn,Zr-12Nb-4Sn和Zr-4Mo-4Sn合金较低的剪切模量C′以及超低的剪切模量C_(44),是此类合金呈现较低杨氏模量E_(H)的原因。通过合理的成分设计及热机械处理降低合金的剪切模量C′和C_(44),可望获得与人骨模量相近的超低模量钛或锆合金。

摘要：基于相机传感器的多目标跟踪算法是自动驾驶的重要组成部分。驾驶场景下,基于交并比进行前后帧关联的方案一直存在大量的身份切换,此现象在对向来车以及自车转弯时更加明显。本文将目标在二维平面上的运动速度作为扩展匹配空间的变量,设计了基于目标速度变化的交并比算法:Velocity IoU,从而优化前后帧目标关联。同时,使用自监督的外观模型提取不同目标的外观特征编码。基于上述的运动模型以及外观模型,提出了一种互补的关联策略,最终实现驾驶场景下多类别多目标跟踪。在BDD100K上验证了该方法,对应mMOTA为45.2,mIDF1为55.2,IDs为8793,优于大部分跟踪算法。

摘要：五相永磁同步电机(permanent-magnetsynchronous motor,PMSM)传统直接转矩控制(direct torque control,DTC)存在相电流畸变严重、共模电压(common-modevoltage,CMV)高、转矩和磁链脉动大等问题,且无法实现相开路故障情况下的无扰运行。为解决上述问题,提出一种基于自然容错开关表的DTC策略。该策略根据PMSM开路故障前后基电压矢量的特点以及三次平面合成电压矢量为零的原则,构建虚拟矢量(virtual vector,VV),设计故障前后同一套自然容错开关表,进而不但抑制了故障导致的转矩脉动,而且在故障前后均能降低三次谐波电流、减小转矩和磁链脉动、抑制CMV。实验结果验证所提策略的可行性。

摘要：为实现气缸运动轨迹的高精度鲁棒控制,建立了比例阀控缸系统的数学模型,并基于反步法设计了一种能够有效抑制系统模型参数不确定性、未建模动态和外界扰动等因素影响的非线性确定性鲁棒控制器。利用MATLAB中的Simulink模块构建气缸运动轨迹跟踪控制系统仿真模型。采用MATLAB/Simulink中的xPC-Target开发了基于非线性确定性鲁棒控制器的气缸运动轨迹实时控制系统。仿真结果表明所设计控制器是可行的。试验结果表明该控制器能够有效地跟踪参考轨迹,跟踪0.3 Hz正弦轨迹时的最大跟踪误差为0.89 mm,约为幅值的2.97%;跟踪0.4 Hz正弦轨迹时的最大跟踪误差为1.02 mm,为幅值的3.4%。

摘要：为了解决基于常规深度强化学习(Deep Reinforcement Learning, DRL)的自动驾驶决策存在学习速度慢、安全性及合理性较差的问题,本文提出一种基于柔性演员-评论家(Soft Actor-Critic,SAC)算法的自动驾驶决策规划协同方法,并将SAC算法与基于规则的决策规划方法相结合设计自动驾驶决策规划协同智能体。结合自注意力机制(Self Attention Mechanism, SAM)和门控循环单元(Gate Recurrent Unit, GRU)构建预处理网络;根据规划模块的具体实现方式设计动作空间;运用信息反馈思想设计奖励函数,给智能体添加车辆行驶条件约束,并将轨迹信息传递给决策模块,实现决策规划的信息协同。在CARLA自动驾驶仿真平台中搭建交通场景对智能体进行训练,并在不同场景中将所提出的决策规划协同方法与常规的基于SAC算法的决策规划方法进行比较,结果表明,本文所设计的自动驾驶决策规划协同智能体学习速度提高了25.10%,由其决策结果生成的平均车速更高,车速变化率更小,更接近道路期望车速,路径长度与曲率变化率更小。

摘要：为了快速、精准分析农田重金属,该文设计了一款基于施加电场与激光诱导石墨烯(laser-inducedgraphene,LIG)电极阵列的功能核酸比率电化学检测装置,用于农田中典型重金属离子Hg^(2+)、Pb^(2+)的分析。该装置主要包括电场施加模块与LIG电极阵列传感器两个部分,前者以AT89S52单片机作为主控芯片、DAC0832作为电压输出端口,设计单片机控制电压输出的电场施加装置,实现了可编程电压的稳定输出;后者则通过结合CO_(2)激光直写和环氧树脂转印技术,提出了LIG电极阵列的快速制备方法,并进一步构建了LIG基功能核酸比率电化学传感器。在检测过程中,通过调控施加电场的性质,该装置实现了Hg^(2+)、Pb^(2+)在传感器表面的快速特异性富集以及响应信号的稳定获取,其对Hg^(2+)、Pb^(2+)检测限分别低至8.5×10^(-12)mol/L(4.25×10^(-11)mg/L)和4.6×10^(-13)mol/L(2.22×10^(-12)mg/L),实现了农田灌溉用水中Hg^(2+)、Pb^(2+)的现场精准检测。该装置利用施加电场与LIG阵列传感器,实现了重金属离子的快速、精准、现场分析需求,对于农田环境重金属污染的监测及治理具有重要意义。

摘要：低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件,石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工,较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此,提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法。通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响。结果表明,经激光加工后,具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低。此外还实现了样品接触角的有效调控,同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成。利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点,为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑。