Um ambiente de aprendizagem em automação baseado em sistemas nebulosos

Esta dissertação trata de um estudo e o desenvolvimento de uma proposta de um ambiente de aprendizagem, para qualquer instituição de ensino superior, em três níveis de ensino da área de controle e automação: graduação, pós-graduação Lato Sensu e Stricto Sensu. Primeiramente, foram feitas visitas aos laboratórios em universidades e entrevistas com professores que ministram as disciplinas de controle e automação nos três níveis de aprendizagem. Foram constatadas virtudes e fragilidades metodológicas na questão da prática laboratorial em relação a aspectos industriais na área de engenharia elétrica de três instituições do Estado do Rio de Janeiro, sendo uma federal, uma estadual e outra privada. Posteriormente, foram analisados mecanismos e instrumentos necessários para interagir com modelos experimentais propostos nas entrevistas de maneira didática, para fins de constituir o ambiente de aprendizagem em automação, no qual foi eleito o LABVIEW como a interface mais favorável para aplicação de controles, mantendo uma analogia de cunho prático-industrial. A partir dessas análises foram sugeridos ainda elementos típicos de automação e três estudos de caso: um sistema térmico, um controle de velocidade de motores e um pêndulo invertido, por meio de controles simples e avançados como o controlador nebuloso, caracterizando-se pelo fortalecimento da atividade acadêmico-industrial

Implementación de un sistema de adquisición de datos analógico para la medida experimental de la posición y aceleración.

[ES]El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un sistema de adquisición y tratamiento de señales analógicas para la medida experimental de la posición y aceleración. Por un lado, la adquisición de señales se llevará a cabo mediante una placa electrónica programable llamada “Arduino”. Por otro lado, haciendo uso de la plataforma LabVIEW, se creará un programa para analizar dichas señales. Se medirán señales analógicas provenientes de diferentes sensores (inclinómetros y acelerómetros).

Diseño de una máquina para la realización de ensayos de impacto.

[ES]El objetivo de este trabajo es plantear el diseño de una máquina para la realización de ensayos de impacto que pueda ser utilizada por el equipo Formula Student de la Escuela. El equipo necesita probar la valía de su parachoques en unas condiciones que este artefacto simulará. Para ello, tras justificar las soluciones elegidas mediante los cálculos correspondientes, nos valdremos del programa Solidworks. Con la ayuda de las ventajas de ese software se dibujará el diseño propuesto y se podrá analizar la máquina detalladamente.

Building up a frequency stabilisation based on a wavemeter for a diode laser and characterisation for a digital mirror device for artificial potentials

It has built and characterised a laser and It has learned what each of the components does. It has been able to run the laser in single-mode and stabilised it around a desired setpoint thanks to a PID controller that It has programmed. It has established a communication between the PID controller programmed in LabVIEW and Arduino Due, the DAC that It has chosen after comparing it with another candidate. It has learned some basics of how the LightCrafter 4500 DMD works. The projected light is the composition of the lights of three LED’s, each of which has a certain on-time. The mirrors chose to be in on- or off-stages depending to the amount of intensity that we want for each colour.

Magnetoimpedancia en sistemas homogéneos y heterogéneos

La magnetoimpedancia (MI) se define como el gran cambio en la impedancia eléctrica que sufren los materiales ferromagnéticos cuando son expuestos a un campo magnético externo. Este fenómeno es causado por la dependencia de la permeabilidad del material con el campo magnético, la cual causa variaciones en la profundidad de penetración (δ) de las corrientes que fluyen por la muestra. Esto se conoce como efecto pelicular o skin effect. Los materiales ferromagnéticos blandos tienen alta permeabilidad y baja coercitividad, y por tanto estrechos ciclos de histéresis. Entre ellos se encuentra el permalloy (Py), una aleación de hierro y níquel (Fe_20 Ni_80). Siendo este el principal material de investigación del presente trabajo, se tratará de dar primero un estudio analítico del fenómeno de la MI para muestras en forma de hilo, así como películas delgadas (monocapas y tricapas). Las herramientas utilizadas de cómputo son MATLAB y FEMM para el apartado que a simulaciones se refiere. El trabajo incluye una segunda parte experimental. Mediante LabVIEW, con los instrumentos y técnicas adecuadas, el efecto de la MI puede ser debidamente cuantificado, y es precisamente el objetivo final de este análisis la comparación de los resultados experimentales con las simulaciones.

MgB2 sample tests for possible applications of superconducting fault current limiters

Cheap to make and easy to shape, Magnesium Diboride (MgB2) throws the field of applied superconductivity wide open. Great efforts have been made to develop a super-conducting fault current limiter (SFCL) using MgB 2. With a superconducting transition temperature of 39 K, MgB 2 can be conveniently cooled with commercial cryocoolers. A cryogenic desktop test system, an ac pulse generation system and a real time data acquisition program in LabView/DAQmx were developed to investigate the quench behavior of MgB2 wires under pulse overcurrents at 25 K in self-field conditions. The experimental results on the current limitation behavior show the possibilities for using MgB2 for future SFCL applications. © 2007 IEEE.

Investigations of current limiting properties of the MgB2 wires subjected to pulse overcurrents in the benchtop tester

A laboratory scale desktop test system including a cryogenic system, an AC pulse generation system and a real time data acquisition program in LabView/DAQmx, has been developed to evaluate the quench properties of MgB 2 wires as an element in a superconducting fault current limiter under pulse overcurrents at 25K in self-field conditions. The MgB2 samples started from a superconducting state and demonstrated good current limiting properties characterized by a fast transition to the normal state during the first half of the cycle and a continuously limiting effect in the subsequent cycles without burnouts. The experimental and numerical simulation results on the quench behaviour indicate the feasibility of using MgB 2 for future superconducting fault current limiter (SFCL) applications. © IOP Publishing Ltd.

离子源分布式控制系统设计

将NI公司的可编程自动化控制器(PAC)CompactFieldPoint应用于离子源系统控制中,可充分发其易于使用、可扩展性强、可重用度高以及具有实时的运载软件的平台,结合稳定的I/O模块实现ECR离子源的分布式网络系统控制。使用PID控制算法控制定标参量;并通过远程面板技术,用户通过本地(Client端)计算机打开并操作位于远程(WebServer端)上的VI前面板,实现了测试数据的远程共享和用户对系统的远程操控。

一维位置灵敏法拉第筒的数据获取系统

简要介绍兰州重离子加速器国家实验室320 kV高压ECR实验平台原子分子物理终端上使用的一维位置灵敏法拉第筒的数据获取系统。该系统硬件由64通道电流/电压转换放大器和PCI-6224数据采集卡构成,并通过编写LabVIEW程序,实现数据的准确、同步、实时与高速采集。经验证,该获取系统简单易用,可靠性高,完全符合设计要求。

基于SPC的电源故障预测系统研究

本文结合飞行器电源系统故障维护特点,利用统计过程控制理论,从数理统计的角度对电源系统测试数据进行分析,设计了电源故障预测系统。文中阐述了系统的工作原理和利用LabView软件的实现过程。实验结果表明此预测系统可以发现故障征兆及时维护,提高系统安全性。最后阐述了进一步研究可能会遇到的问题。

生产线监控与管理系统的设计

介绍在Labview的开发环境下,装配检测生产线监控与管理系统的开发方法。该系统实现了检测数据的人机界面显示,查询打印,统计过程控制(SPC)以及每月的不合格工件计数。统计过程控制(SPC)实现了对生产线的实时监控及质量管理,其他三个软件模块实现了对生产线的自动化生产管理。这种模块化的生产线管理系统对设计同类软件具有借鉴意义。

装配与检测生产线监控系统的分析与设计

自动化装配与检测技术是先进制造技术的一个重要组成部分，广泛应用于电子、电气、机械、汽车以及其他高科技行业，是提高生产效率，提高产品质量，保证产品质量稳定性、减轻工人劳动强度、提升企业市场竞争能力的重要手段。装配与检测生产线监控系统采用计算机进行数据采集、数据分析和数据处理，从而达到生产监控管理功能。本文主要针对装配与检测自动化生产线的监控系统并侧重质量监控系统进行了研究、设计和实现。 本论文主要从设备与产品质量监控的理论分析、功能模块设计和监控系统实现三个方面对装配与检测生产线监控系统进行研究。 对设备的监控主要包括设备操作流程提示、操作失误提示、生产线类型设置、故障信息提示、安全提示、调度管理和数据管理。设备监控系统硬件结构由管理层、监控层和设备层三层结构组成，本文对这三层结构的功能及特点分别进行了分析。装配与检测生产线监控系统对产品质量监控理论分为两个部分：一是统计过程控制；二是测量系统分析。统计过程控制通过分析生产过程中产品的参数对装配与检测生产线的故障进行实时监控，并且对评价生产线质量能力的过程能力指数进行监控。测量系统分析通过对生产线中各测量传感器和测量仪器的测量数据进行分析，评价各测量设备的误差是否符合生产要求。 论文通过实际项目研究分析，总结出实现该类监控系统的基本模块，并实现了其中的四个模块，即数据采集模块、数据库系统模块、质量监控模块、人机界面模块。数据采集模块设计了四种与底层设备通讯的方式：串口、OPC、调用ActiveX控件和DDE。数据库系统模块完成数据的存储查询、图表的存储和查询、测试数据的存储与查询。质量监控模块设计了统计过程控制子模块、测量系统分析重复性与再现性子模块。人机界面模块提供了开发流程图的方法。 论文的最后以两个实际项目为背景，应用本论文对设备和产品质量监控的理论分析和开发的基本功能模块来快速地开发具有设备和质量监控功能的装配与检测生产线监控系统。

基于真实地形场景的移动机器人运动仿真研究

月球探测对于我国有着长远的战略意义，移动机器人将在我国“二”期月球探测计划中发挥举足轻重的作用。因为月面环境恶劣、机器人自主性有限，所以基于虚拟现实的遥操作技术将在月球探测任务中发挥重要作用。它给操作者提供一种三维的、逼真的和可交互的机器人仿真平台。在此平台上，操作者可以借助科学家的智能来解决月球探测机器人自主和遥操作的结合问题，可以验证路径规划、机械臂运动规划及控制指令等。 本文分析了月球探测机器人和真实三维地形几何拓扑信息的交互过程，借助基于虚拟现实的遥操作技术，开发了基于真实地形场景的移动机器人运动仿真平台。在此平台上，运动仿真反应了机器人真实的运动状态。 首先通过对真实地形三维点云的三角剖分和纹理影射，我们得到了真实三维地形场景。然后借助OpenGL软件库和Solidworks软件我们对月球探测机器人进行了精确的几何建模。 本文在分析国内外星球探测机器人仿真系统基础上，提出了一种轮式移动机器人轮子与地形几何拓扑信息交互的方法，此方法解释了地形变化如何影响到机器人姿态的变化。通过在虚拟地形上实验和分析机器人状态数据，证明了此方法的合理性。 本文还推导了六轮移动机器人的运动学模型，确定了机器人车体位姿及其变化与轮子接地点位姿及其变化之间的关系，为机器人如何调整姿态以适应变化的三维崎岖地形提供了理论基础。并利用速度投影法，得到了轮式移动机器人运动学模型新的形式。 最后结合运动学模型和几何模型，我们在Windows平台上利用VC++OpenGL 开发了基于真实地形场景的星球探测机器仿真系统，实现了月球探测机器人的实时仿真。该系统具有较强的交互性和实时性，为星球探测机器人虚拟导航、路径验证、遥操作等提供了验证平台。

深海ROV铠缆绞车及主动升沉补偿装置设计研究

深海ROV是一种可以在深海进行观察和作业的水下机器人。其研究和开发，对海洋环境的调查，海洋资源的钻探以及军事应用方面都具有重要的意义。深海ROV收放在深海区域收放作业时，作业环境复杂，作业深度大，如果铠缆绞车采用单卷筒结构会存在驱动装置功率过大，卷筒的转动惯量过大，载体出水的瞬间铠缆外层压入内层等问题。另外，海面的海况条件比较恶劣，支持母船受风、浪、涌、流影响而产生较大幅度的升沉运动对有缆水下机器人正常作业和收放操作有较大的影响，ROV中继器的升沉运动甚至可以造成系缆的损害而使机器人本体丢失。为了提高ROV在恶劣海况下的安全性能，保护中继器与载体之间的系缆不受损坏，需要配备升沉补偿装置。所以深海ROV铠缆绞车及其升沉补偿装置的研究与设计，对实现深海ROV的收放及保障系统安全及各项关键技术的进一步研究具有重要的意义。 本文在863计划“基于母船升沉预测的深海装备主动升沉补偿测控单元的研究开发”资助下，结合7000m ROV收放操作和升沉补偿的要求，开展深海ROV铠缆绞车及其主动升沉补偿装置的设计研究。针对深海ROV收放作业时，ROV铠缆绞车需要具有ROV快速收放能力及升沉补偿能力，设计适合于深海ROV收放作业的铠缆绞车。本文重点研究适合于深海ROV铠缆绞车的双绞车结构形式；研究双绞车的受力分析，驱动装置的选型；设计深海ROV铠缆绞车的储存绞车和牵引绞车；设计用于深海ROV铠缆绞车的主动升沉补偿装置。本文的主要内容如下： （1）研究深海ROV铠缆绞车的结构形式。分析了如果深海ROV铠缆绞车采用单卷筒结构存在转动惯量过大，驱动装置功率过大，在出水的瞬间铠缆外层缆压入内层等问题，提出了双绞车结构。分析了双绞车的组成，布置及其作用原理，各部件的组成及作用原理。 （2）研究深海ROV铠缆绞车的受力及所需要的功率。利用微元分析，求解出深海ROV牵引绞车每个绞盘提供的摩擦力，从而求出各绞车驱动装置需提供的最大驱动力矩和功率，作为驱动装置的选型依据。 （3）设计深海ROV铠缆绞车。通过类比以前的绞车系统，理论计算，初步选定储存绞车及牵引绞车各个部件参数。采用SolidWorks进行三维建模后，采用ANSYS进行有限元分析，通过计算机仿真技术克服理论计算的缺陷，对各个部件进行强度校核及结构优化。 （4）设计主动升沉补偿装置。根据升沉补偿装置的技术指标，通过理论计算确定升沉补偿装置各个部分结构形式和参数，并进行了三维建模、通过有限元分析对各个部件进行强度校核，最后分析了超长缆释放时自身的张力对绞车定位的影响。 通过以上研究，设计出符合7000m ROV收放作业要求的深海ROV铠缆绞车及其升沉补偿装置，为7000m ROV的实现和收放技术的研究奠定了良好的基础。

上下料直角坐标机器人机构研究

直角坐标机器人作为一种常用的工业机器人广泛应用于现代工业生产线中，其运动学和动力学特性关系整个生产线性能发挥。虚拟样机技术在复杂机械系统仿真中的成功应用不仅可以提高仿真精度，而且还可以缩短产品设计周期，对于工程实际具有重要的应用价值。通过虚拟样机技术，工程师可以通过机械系统运动仿真，在产品设计阶段发现产品设计中的潜在问题，并快速进行修改，减少了对于物理样机的依赖，这样不仅可以节省成本，缩短产品开发周期，而且还可以提高产品性能，增强产品竞争力。本文结合中科院沈阳自动化研究所现代装备研究设计中心的大型项目“激光拼焊生产线”，对生产线中从国外引进的上下料机器人进行研究分析，设计出一台可以满足“激光拼焊生产线”工业要求的上下料直角坐标机器人，来实现高性能上下料机器人的国产化。以设计出的上下料直角坐标机器人为研究对象，采用虚拟样机技术，以有限元法和多体系统动力学为理论基础，进行上下料直角坐标机器人机构的运动学和动力学分析仿真研究。其中研究了三维实体建模方法以及D-H方法，探讨了利用CAD/CAE软件SOLIDWORKS, ADAMS和ANSYS进行协同虚拟样机的建模、装配、数据共享、有限元静力分析以及刚柔耦合多体动力学仿真技术，研究成果对实际工程的运用具有一定的指导作用。本文主要的研究工作及其成果如下： 1根据工业生产线要求，确定高性能上下料直角坐标机器人总体机构设计方案，设计各个直线运动单元。 2利用CAD软件SOLIDWORKS对上下料直角坐标机器人进行3维实体建模，然后利用D-H方法，建立其运动学方程，最后利用MATLAB工具对运动学进行仿真。 3以有限元方法为基础，利用有限元分析软件ANSYS对上下料直角坐标机器人核心部件Y轴横梁静力分析，最后进行横梁结构优化。 4以多体系统动力学为基础，利用有限元软件ANSYS生成刚柔耦合多体动力学仿真所需的模态中性文件（MNF），同时结合运用ANSYS和ADAMS建立了上下料直角坐标机器人刚柔性耦合多体模型，并进行了动力学分析。