基于AVR单片机的清洁机器人控制系统设计

实现了一种基于ATmega128单片机的清洁机器人控制系统,包括硬件设计以及软件算法的实现.控制系统硬件部分传感器包括红外测距传感器,碰撞开关,红外测速传感器等.红外测距传感器、碰撞开关用来感知障碍物,红外测速传感器用来检测驱动轮的速度,电机为驱动轮以及清扫机构提供动力.本文软件部分采用了全覆盖路径规划算法,为环境建立固定坐标系,以沿边行走方式探测环境信息,实现了清洁机器人区域全覆盖行走功能.     

飞机地面防撞多传感器数据融合系统研究

为了实现对不同传感器探测和跟踪的目标信息融合,提出了一种车载飞机地面防撞的多传感器数据融合系统.采用矩不变量的方法描述飞机的特征;采用Levenberg-Marquardt算法对标准的BP网络算法进行改进,使系统快递、稳定地进行飞机识别.该算法实现了多传感器多目标定位、航迹融合等关键技术,实验表明,该系统可以较好地实现目标定位、跟踪以及目标识别的目的.     

基于霍尔传感器故障的PMSM容错控制算法

针对永磁同步电机矢量控制中存在的霍尔传感器故障问题,基于无传感器技术提出一种电机容错控制算法.根据霍尔脉冲序列进行故障与速度检测,采用脉振高频电压注入法与sigmoid新型滑模观测器实现低速、中高速范围容错控制,结合加权函数实现2种无传感器算法的有效过渡,并采用线性电角度补偿方法减少霍尔传感器模式与无传感器模式切换过程...     

高频电磁波测量土水系统环保传感器的设计与制造

提出了一种通过利用微波方法测量物质复介电常数来分析土水系统特性的方法,并设计了一种环保传感器.该传感器采用较简单的单端微波反射系数法,并利用多孔陶瓷材料制成渗透室.本文论述了此种传感器的设计、制造以及实现测量的方法.     

露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运方法研究

针对露天煤矿下多机器人协同煤矿搬运问题,建立了由控制中心、无线网关和无线传感器组成的无线传感器网络来控制多个机器人协同工作.为了实现高效的合作,以任务完成时间衡量机器人的合作效率,提出了基于效率最优的任务分配机制,采用蚁群算法,由控制中心进行集中式任务分配,并通过无线传感器网络告知机器人,实现了多机器人合作.利用无线传感器节点的定位信息,采用基于到达时间差的定位方法实现了机器人定位,使得机器人可在露天煤矿自主搬运煤矿.搭建了无线传感器网络,并用Pioneer III机器人和能力风暴机器人模拟煤矿搬运,模拟结果证明提出的方法可以实现露天煤矿下多机器人的协同控制,使机器人在最短的时间内完成任务.     

基于LS-SVM软传感器的容错控制方法及应用

针对一类非线性系统中传感器卡死、恒增益和恒偏差失效等易发故障,考虑控制系统多存在耦合、非线性、时变、滞后等难以建立精确的解析模型,基于数据驱动技术提出一种软传感器容错控制方法.基于LS-SVM构建了系统软传感器,并利用软传感器的预测输出与实际传感器输出之差获取残差信号;采用SPRT算法进行故障检测,当传感器发生故障时,用LS-SVM软传感器预测输出代替物理传感器的实际输出,从而以软闭环方式实现对传感器故障的容错控制.将所提出的方法应用于一阶水箱液位控制系统,实验结果表明,基于LS-SVM软传感器与SPRT的结合能够可靠及时检测非线性系统中各类传感器故障,而借助于软闭环切换还可对传感器故障实现安全容错.     

一体化小型无人机航电系统设计与实现

对飞行控制系统、供电系统、导航定位系统、无线电发射系统进行一体化设计,提出并实现一种成本低、结构稳定、抗干扰性强的小型无人机航电系统一体化设计方案.采用即时融合和长效融合算法对加速度传感器和角速度传感器测量数据进行融合处理,采用卡尔曼滤波和罗差修正校正磁航向传感器数据,实现飞行姿态的精确测量;飞行控制系统实现姿态自稳控制模式、定高控制模式、定向控制模式,各种模式可叠加;采用宽电压适应范围的直流稳压模块,并有效滤除波纹电压.统一电路板开孔位置和尺寸,确保一致性.     

智能输液监控系统设计与实现

以MSP430单片机为控制核心,结合输液传感器、电动执行器、液晶显示、键盘等组成智能输液监控系统,实现了输液过程的自动监控.信号传感方式采用了红外光电传感器,通过滤波消除杂散光干扰.原始信号的处理采用了锁相环倍频技术从而提高了采样速度并缩短系统调整时间.通过下位机与上位机之间的串行通信,系统还实现对多台下位机进行远程监控与管理.     

基于ZigBee的设施农业环境监测系统的设计与实现

针对现有设施农业环境监测仪普遍存在的采集参数少、能耗高、电源单一、网络覆盖小、信息难共享等不足,采用传感器阵列技术为智能传感终端配置了光、温、湿、气、酸、像的多参数传感器,实现了环境参数和作物生长形态的多功能综合采集;采用传感器时分复用技术和太阳能、市电、蓄电池三级队列智能电源管理,实现了低功耗和电源多样性;利用ZigBee网络与3G网络、Internet相结合,设计了具有3G和Internet接口的传感器网络网关,实现环境监测的局域采集与广域覆盖功能;采用Java、Flex和MySQL技术构建了设施农业环境监控中心,实现了环境监测数据在互联网上的集中共享.创新点是智能电源的设计和系统的完整实现.对最终系统的测试结果表明：该系统符合现代化和集约化农业生产方式转变的发展需要,对现代物联网技术在农业信息化领域的应用具有参考价值.     

基于排队论的帆船多参数实时监测系统设计

设计并实现了一种采用无线传感器网络和3G移动通信技术的帆船多参数实时监测系统,可同时对多条帆船的多项技术参数进行同步监测.采用ZigBee协议组建船上无线传感器网络,实现数据采集和融合;通过3G移动通信网络建立手持终端与船上网关的远程连接,实现数据的实时传输.根据传感器数据采集、汇聚、融合、远程传输和在手持终端显示的处理流程,建立系统的排队模型,运用排队理论研究系统的性能和探索系统的设计方法.通过软件仿真和对实际应用系统进行测试,验证了该设计方法的可行性、可靠性和实用性.     

三维空间力传感器的研究

阐述了一种三维空间力传感器的设计.这种三维空间力传感器由德国HBM公司的普通力传感器构建而成.利用线性内插方法,可以通过一个校准特性场来获得所要测量的力,而这个校准特性场则是采用线性回归方法计算出来的.有限元法仿真的结果、三维激光斑纹测量结果以及经过优化的应变片测量结果表明,所构建的传感器能够有效地测量三维空间力.此外,仿真结果还表明,该三维空间力传感器可以采用现成的元器件来实现,而对这些元器件只需进行少量的改动;并且,新构建的三维力传感器的特性仍然是线性的.     

CMOS工艺实现的热风速传感器及其封装

给出了一种完全基于CMOS工艺的热风速传感器及其封装的结构、工作原理以及测试结果.该传感器由加热元件和测温元件构成,多晶硅加热电阻元件产生一定的温度分布,CMOS纵向衬底晶体管实现由风速导致的温度变化的测量.传感器的封装采用导热胶在背面贴陶瓷的方式进行.该传感器采用恒温差工作模式,风速测量采用热损失型原理,测试电路是由仪器放大器组成的控制和测试系统.经过风洞测试,风速的测量可以达到30 m/s,风速分辨率达到0.5 m/s.传感器的功耗最大值小于100 mW.     

钢厂生产库区物料自动跟踪技术

为了提高钢厂库区生产物料信息的实时性和准确性,设计实现了一种生产物料自动跟踪系统.物料跟踪采用行车吊运位置与吊运状态绑定的方法实现,运用旋转编码器检测行车位移,并通过射频识别定位对位移进行校准.采用称重传感器和电流传感器信息融合的方法实现行车吊运状态的识别.以热轧卷板生产成品入库流程为例给出了物料自动跟踪的软件实现方法...     

MEMS磁场传感器的设计及测试

以U型梁为主要结构设计了一种新型的洛伦兹力驱动的磁场传感器,检测在磁场中作切割磁力线运动的金属线上的感生电压,实现磁场测量.首先介绍了传感器的工作原理,并用振动理论对传感器的受力及响应进行了分析,接着用有限元软件建立结构模型并对其振动模态和频率进行了仿真.该MEMS磁场传感器采用标准的CMOS工艺加上后处理来实现.最后...     

物联网技术在智能水产养殖系统中的应用

随着水产行业的不断发展,养殖密度不断加大,智能化养殖成为趋势.针对水产养殖的特点,本文设计了一种基于STM32的智能水产养殖系统.使用微处理器STM32103RCT6实现信号处理,采用pH值传感器、水浑浊度传感器和TDS传感器进行参数采集,采用两个直流电机与一个步进电机模拟对水质环境的净化、增氧和对鱼饲料的投放.微处理器对数据进行处理并上传服务器端,当检测超过设定的阈值时,系统可以实现自行的换水和增氧等操作.使用WIFI通讯技术,通过WIFI模块连接云服务器并将数据打包上传服务器和实现指令接受.利用微信小程序,养殖人员可以通过微信小程序访问互联网随时查看水产养殖环境的参数,并且实现指令下发,大大减少人工成本.     

基于卡尔曼估计融合算法的油水两相流测量

针对采用单一传感器无法对油水两相流流量准确测量的问题,将电导环阵列和内锥式差压2种传感器相结合,采用卡尔曼集中式融合估计方法与并行式融合估计方法分别实现油水总流量的测量.前者是根据局部各个传感器的测量值来重构全局的油水两相流总流量,后者是根据局部各个传感器测量值的估计值来重构全局的油水两相流总流量.实验测试结果表明,这2种方法均可以实现油水总流量的较准确测量,且并行式融合结果优于集中式融合结果.     

移动机器人分布式控制系统的设计

针对自行研制的移动机器人(IMR01)设计并实现了一个分布式控制系统. IMR01采用激光雷达平台、多视觉系统作为环境感知器. 利用2-D平面扫描的激光测距传感器, 通过传感器平台俯仰与水平的转动实现在3-D环境感知, 建立地形的高度图以分析可行区域与障碍区域. 利用光纤陀螺仪、倾角仪及里程计等传感器构建移动机器人航向制导系统. 控制系统基于多系统集成的低功耗工控机(IPC), 在硬件上具有良好的扩展性能;通过无线网桥实现车载局域网与实验室监控系统的通讯. 分布式控制系统通过异构Agent间的协作实现复杂环境下的感知与导航控制.     

光子晶体光纤压力传感器输出信号监测技术研究

光子晶体光纤压力传感器在各种压力环境监测中具有极其重要的作用.文章提出了光子晶体光纤压力传感器系统模型和输出信号检测方案,设计了一种用多片高速运放并联的方式来对PCF压力传感器输出电信号的放大,采用双极型定时器5G555新型整形电路对PCF压力传感器输出电信号进行有效的整形,为了满足PCF压力传感器对信号的相位和幅频特性以及计算工具的条件等多方面的因素,提出了一种用MAX293实现的无源BiQuad滤波电路对传感器输出电信号进行滤波.采用我们提出的放大、整形和滤波电路系统可以优良检测PCF压力传感器输出信号.     

一种无线传感器网络的结构体系及节点设计

设计了以无线收发模块nRF401为核心,采用超低功耗MSP430系列单片机,结合外围传感器和Flash存储模块的传感器网络节点.MSP430F149控制传感器采集环境中的温度、湿度数据,并对原始数据进行初步处理,再由无线收发模块nRF401将数据发送给相邻节点.数据经传感器网络节点的逐级转发,最终发送回主机,实现对数据的采集.     

一种实时无线传感器网络路由协议

针对传感器网络的特点,提出了一种具有实时性的路由协议.该路由协议可以保证端到端的数据传输具有确定的最大时延.该协议采用基于地理位置的数据转发,相邻传感器节点之间定时交换信息,使用无状态单跳延迟保证转发策略,实现了端到端数据传输的实时性保证.当网络某处发生拥塞时,采用后退重新路由策略,实现了对网络拥塞的自适应性.仿真结果显示该实时协议是可行的和有效的,能满足传感器网络实时性应用的需要.