永磁同步电机需获取转子实时位置信息进行调速,传统的机械式传感器须安装在电机内部,不仅增加电机本体体积和系统的复杂性,并且提高了生产制造成本。永磁同步电机无位置传感器检测技术通过对电机电信号进行检测并推算出转子的位置信息,一定程度上提升了电机的调速性能。然而,由于电机在低速时的电信号幅值较小,导致对基频信号依赖性较强的一类无传感算法在估测转子位置时精度不高。因此,这里提出了一种改进型滑模观测器(SMO)算法,该方式无需传感器的植入,在估测转子位置同时进行容错控制,提高了永磁同步电机运行的稳定性和鲁棒性。论文通过MATLAB/Simulink对述及的方法进行数值模拟分析,并建立相应的实验装置进行验证。仿真与实验结果表明改进后的SMO在永磁同步电机中低速下时具备较好的调速性能。

气密性是浮球最重要的性能指标,若浮球出现漏气将直接导致水位检测的失效。针对浮球密封性人工检测劳动强度大、效率低、容易漏检等问题,根据恒定水温下浮球密封检测过程中因泄漏而产生的气泡的数量和状态,搭建多工位视觉检测系统,实现浮球气密性的自动化检测。首先通过连续图像抓取获得气泡上升过程中形态实时变化情况,然后基于连续图像相减和形状滤波匹配算法完成气泡有无的判断,并建立气泡特征识别和统计的高斯混合模型以实现泄漏的定性分析和气泡数量的定量分析。经过现场试验,相比人工检测,浮球密封性视觉检测系统效率提高两倍左右,同时还可避免人工检测时因疲劳而产生的漏检风险。

提出一种音圈式电磁隔膜泵,通过分析音圈电磁执行器各部件,结合经验公式,建立了音圈电磁隔膜泵的理论模型;通过有限元软件COMSOL分别建立了稳态和瞬态下的多物理场模型,探究了永磁体与线圈几何结构对音圈电磁隔膜泵执行器电磁力产生的影响,并对模型参数进行分析;通过比较模型和直动式电磁执行器模型的电磁力特性和电流特性,验证了音圈电磁隔膜泵在降低功耗方面的有效性。

电磁螺线管驱动器行程短,响应速度较快,从而实现快速动作,常用于快速直线运动的工业应用中,如隔膜泵的直线驱动。在实际应用中,隔膜泵中柱塞的高速冲击大大降低了隔膜的寿命并带来较大的噪声。通过经验公式建立隔膜泵中电磁驱动机构模型,并通过比例积分微分控制对电磁驱动机构模型进行控制,实现柱塞的软着陆,从而提升隔膜泵的性能。通过COMSOL软件分析隔膜泵柱塞在瞬态磁场下柱塞的运动特性,并对驱动控制参数进行调整,最终实现隔膜泵电磁执行器软着陆。

雾化吸入是临床上常用的介入手段,可帮助气管切开患者进行机械通气,也能够以更有效地方式为呼吸道疾病患者给药。研究从雾化的基本原理着手,分析典型雾化器的几何结构,根据作用机理将雾化过程划分为毛细上升,喷口雾化及撞击回流和气溶胶喷出等三个阶段,并结合流体体积法对雾化过程所涉及到的二相流动进行数值分析。稳态分析结果验证了喷口处由于气流压力小于大气压而产生的负压,确认了毛细上升过程中驱动药液运动的核心动力。瞬态分析结果发现药液沿着液膜-液丝-液滴的流程逐渐雾化成液滴。这些分析结果厘清了雾化器的基本工作过程,对后续雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。

针对传统A*算法在AGV路径规划中存在搜索范围大、转折多、实时性差等缺点,以A*算法为基础,通过建立栅格地图,改进启发函数,去除多余节点和提高避障安全性。针对AGV在复杂环境下的动态路径规划问题,将改进A*算法与动态窗口算法进行融合,规划出一条具有实时性的最优路径。通过仿真实验,验证了改进算法的有效性与可行性,实现了路径优化。通过机器人操作系统进行实验,结果表明AGV运行时的路径规划合理,满足实际应用需求。