固态断路器多IGBT串联混合均压电路设计

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作者 赵靖英 郝潇飞 舒亮 《电子测量技术》 北大核心 2024年第3期31-41,共11页

固态断路器需多IGBT串联切断短路故障电流,针对多IGBT存在电压分配不均、局部电压过高、损耗大等问题,提出一种混合式均压控制电路拓扑结构。分析固态断路器多IGBT均压影响因素,研究均压拓扑性能。优化缓冲电路结构,改进充放电型缓冲电... 固态断路器需多IGBT串联切断短路故障电流,针对多IGBT存在电压分配不均、局部电压过高、损耗大等问题,提出一种混合式均压控制电路拓扑结构。分析固态断路器多IGBT均压影响因素,研究均压拓扑性能。优化缓冲电路结构,改进充放电型缓冲电路,减小损耗;引入双阈值钳位控制电路,改善IGBT过电压;提出被动均压与辅助反馈主动均压结合的混合均压控制策略,加快响应速度,实现均压动态自适应调节。制作样机,进行固态断路器设计拓扑和控制的仿真及实验验证,结果表明:混合式均压控制电路可减小IGBT电路超调量,具备更强的抑制过电压能力,提升响应速度。 展开更多

关键词 固态断路器 缓冲电路 辅助反馈控制 动态自适应调节 混合均压控制策略

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基于时间Petri网的断路器虚拟装配系统研究 被引量：14

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作者 杨艳芳 贺焕 +3 位作者 舒亮 杨秒 陈萍 吴自然 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期310-317,324,共9页

提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity... 提出了一种基于时间Petri网模型的断路器自动化虚拟装配系统,采用时间约束的嵌套式Petri网模型对装配系统行为逻辑进行描述。将建立的Petri网模型中的库所、变迁与Unity 3D软件的虚拟场景中的实体对象相对应,采用时序驱动的方法在Unity 3D中对断路器自动化装配实体进行了虚拟重现。开发了基于C#函数库的虚拟装配系统数据交换引擎,可通过Wi-Fi、工业串口与外部实体实现数据交换。采用包围盒法对虚拟装配单元和零部件进行碰撞检测设计,进而实现了断路器自动化装配系统的虚拟现实仿真,并验证了该系统的可行性和有效性。 展开更多

关键词 断路器 时间PETRI网 虚拟现实 虚拟装配

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考虑应力耦合的三维磁致伸缩力传感模型研究 被引量：1

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作者 李波 杨家斌 +2 位作者 舒亮 李鹏辉 伍虹 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3671-3680,共10页

针对普通磁致伸缩材料和压电材料脆性较大的问题,设计了一种以Galfenol合金(铁-镓合金)为敏感元件的力传感机构,可对方向交变的力载荷进行检测。建立了考虑应力耦合的传感机构三维磁-机耦合模型,采用能量均分模型(Discrete Energy-avera... 针对普通磁致伸缩材料和压电材料脆性较大的问题,设计了一种以Galfenol合金(铁-镓合金)为敏感元件的力传感机构,可对方向交变的力载荷进行检测。建立了考虑应力耦合的传感机构三维磁-机耦合模型,采用能量均分模型(Discrete Energy-averaged Model)对合金的磁化非线性进行了描述,并通过弱解式动力学方程将磁化模型与机构的动力学模型进行耦合,达到对合金磁化过程进行完整描述的目的。模型通过Comsol Multiphysics弱解式模块求解,仿真结果表明,由于考虑了应力耦合,模型可描述合金受到磁场、应力同时作用时磁化强度的变化。以Φ8×100毫米的合金研制了传感样机,试验结果表明,传感机构可对方向交变的载荷进行检测,测得的磁化强度与仿真结果吻合较好。 展开更多

关键词 应力耦合 磁致伸缩 力传感 磁机耦合

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基于力柔顺控制的断路器轴孔零件装配算法 被引量：3

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作者 丁雨 舒亮 +2 位作者 周浩 包志舟 林振权 《电子测量技术》 北大核心 2024年第7期69-79,共11页

针对双臂机器人断路器轴孔零件装配操作任务,研究了一种两阶段轴孔装配轨迹规划策略,为了提高双臂协调装配作业的柔顺性和精确性,提出一种FAIC控制算法,实现精确的力跟踪。首先建立轴和孔接触状态力学模型,开展轴孔装配机理研究,根据双... 针对双臂机器人断路器轴孔零件装配操作任务,研究了一种两阶段轴孔装配轨迹规划策略,为了提高双臂协调装配作业的柔顺性和精确性,提出一种FAIC控制算法,实现精确的力跟踪。首先建立轴和孔接触状态力学模型,开展轴孔装配机理研究,根据双臂末端受力平衡,提出了一种操作空间轴孔装配的双臂运动轨迹规划方法。基于阻抗控制实现柔顺轴孔装配,采用模糊控制器在线辨识阻抗控制最优参数,提高装配操作质量。实验结果表明,在双臂协作轴孔装配策略结合FAIC算法作用下,轴孔间接触力控制在3 N以内,装配效率提高36.5%。综上所述,本文提出的FAIC算法与装配策略在双臂协同断路器装配作业中有效地缩短磁组件的装配时间,提高装配效率与精度。 展开更多

关键词 轴孔装配 柔顺控制 双臂机器人 断路器

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电磁-永磁复合型接触器数值仿真与控制方法 被引量：14

5

作者 赵升 舒亮 +2 位作者 吴自然 陈威 许小锋 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1083-1092,共10页

为解决永磁式接触器不具备失效安全模式的问题,设计了一种电磁-永磁复合型接触器结构,针对现有结构中仿真效率较低、精度不高的问题,提出一种考虑电磁-永磁复合结构的一体化数值仿真方法,将电磁、永磁和机械运动进行一体化动态耦合计算... 为解决永磁式接触器不具备失效安全模式的问题,设计了一种电磁-永磁复合型接触器结构,针对现有结构中仿真效率较低、精度不高的问题,提出一种考虑电磁-永磁复合结构的一体化数值仿真方法,将电磁、永磁和机械运动进行一体化动态耦合计算,计算过程无需二次查表和插值,提高了计算效率。根据仿真计算参数,设计具备失效安全模式的电磁-永磁复合型接触器控制电路与控制逻辑。实验测试结果表明,在失效模式或者晃电条件下接触器可以正常分断,进入安全模式,相比传统电磁式接触器,所提出的电磁-永磁复合型接触器可以节省能耗90%以上。 展开更多

关键词 接触器 失效安全 电磁-永磁复合 数值仿真

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面向大规模场景的数字孪生模型快速渲染方法 被引量：7

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作者 舒亮 张洁 +1 位作者 陈璇 杨艳芳 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期3664-3672,共9页

对包含大规模场景的数字孪生系统而言,孪生模型的渲染效率对于孪生系统动态实时性和交互性具有重要影响。针对现有方案在视锥体剔除和渲染框架上的不足,提出一种基于并行计算框架的数字孪生模型视锥体细粒度剔除快速渲染新方法,将模型... 对包含大规模场景的数字孪生系统而言,孪生模型的渲染效率对于孪生系统动态实时性和交互性具有重要影响。针对现有方案在视锥体剔除和渲染框架上的不足,提出一种基于并行计算框架的数字孪生模型视锥体细粒度剔除快速渲染新方法,将模型剖分为含相同数量三角面片的子模型,根据子模型几何坐标构建相应大小包围体,进行视锥体细粒度剔除,减少渲染流程中模型数据规模。同时,将渲染流程优化和CPU/GPU协同处理相结合,在GPU中构建并行计算框架,将原本CPU中进行的视锥体剔除和计算移植到GPU,进行视锥体剔除和操作的并行计算,进一步减少CPU计算负担。最后,以断路器数字孪生车间系统为例进行验证,结果表明,CPU、GPU渲染时间分别减少26.52%、25.51%,系统平均帧率提高28.35%,有效提升了数字孪生系统的运行效率和交互性能。 展开更多

关键词 数学孪生模型 视锥体剔除 包围体 大规模场景 图形处理器

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考虑节拍约束的断路器孪生车间模型动力学控制 被引量：3

7

作者 舒亮 张洁 +2 位作者 杨艳芳 杨秒 吴自然 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1277-1287,共11页

生产节拍对以流水线为主要作业模式的孪生系统建模有重要影响,提出一种考虑节拍约束的断路器孪生车间模型动力学控制方法,对断路器单体和配套流水线进行运动检测,在节拍计算的基础上对孪生体进行动力学建模,通过驱动力加载、运动逻辑控... 生产节拍对以流水线为主要作业模式的孪生系统建模有重要影响,提出一种考虑节拍约束的断路器孪生车间模型动力学控制方法,对断路器单体和配套流水线进行运动检测,在节拍计算的基础上对孪生体进行动力学建模,通过驱动力加载、运动逻辑控制和切换,实现固定节拍和柔性节拍时流水线系统的孪生映射。建立了断路器上层、中层和下层多层方向包围盒及其层级遍历方式,提出对断路器孪生模型碰撞方向进行筛选,减少碰撞分离轴的检测数量。对比结果表明,孪生模型抖动减少,碰撞响应时间降低15%,碰撞精度提高96.26%。 展开更多

关键词 断路器 数字孪生 节拍 多层方向包围盒 碰撞检测

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面向复杂生产场景的数字孪生模型分布式渲染方法 被引量：4

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作者 杨艳芳 高居建 +2 位作者 王奇 舒亮 无 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1811-1823,共13页

针对生产线数字孪生场景模型数量庞大、逻辑关系复杂、运动模型状态多、动态信息量大,单机渲染方案难以满足逻辑计算与渲染输出的实时性要求,提出一种逻辑计算与实时渲染并行处理的分布式渲染方法。将场景数据分为逻辑数据和实时渲染数... 针对生产线数字孪生场景模型数量庞大、逻辑关系复杂、运动模型状态多、动态信息量大,单机渲染方案难以满足逻辑计算与渲染输出的实时性要求,提出一种逻辑计算与实时渲染并行处理的分布式渲染方法。将场景数据分为逻辑数据和实时渲染数据,逻辑数据分布在控制端,渲染数据分布在渲染端,实现了多机并行渲染。以同步各渲染端动态模型的行为状态为切入点,设计了图形处理器多线程机制,实现了逻辑数据计算与运动实体同步判定计算;构建了包括车间状态数据、观察与投影矩阵等在内的同步数据包,结合主从同步数据传输与解析机制,实现了运动模型的快速精准同步。验证表明,在相同模型规模场景下,分布式渲染方法相比单机渲染可以将运行帧数由22.1提升至66.6,在不同模型规模下显著增加渲染帧数,明显提升渲染效果。 展开更多

关键词 分布式渲染 孪生模型 多线程计算 动态同步

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断路器柔性装配数字孪生机器人及其运动控制 被引量：19

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作者 杨艳芳 贺焕 +2 位作者 舒亮 杨秒 吴自然 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期2915-2926,共12页

针对断路器柔性装配生产线中的柔性装配单元机器人,结合数字孪生技术,提出一种支持机器人运动规划和控制的柔性装配机器人数字孪生框架。面向柔性装配机器人单元,结合实际制造工艺及过程,对物理实体对象进行了数字三维建模,同时建立了... 针对断路器柔性装配生产线中的柔性装配单元机器人,结合数字孪生技术,提出一种支持机器人运动规划和控制的柔性装配机器人数字孪生框架。面向柔性装配机器人单元,结合实际制造工艺及过程,对物理实体对象进行了数字三维建模,同时建立了相应的柔性机器人动力学运动控制数学模型,将柔性机器人动力学模型应用于数字三维场景,通过数据交互链接物理实体单元与数字孪生单元,对孪生柔性机器人在运动姿态、制造工艺等数据上进行实时更新,从而保证数字孪生体的实时同步与忠实映射。以实例介绍了该数字孪生框架的实现与验证过程。 展开更多

关键词 数字孪生 柔性装配 机器人 断路器 运动规划 运动控制

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磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧室性能优化方法 被引量：8

10

作者 赵杰 游颖敏 +2 位作者 舒亮 王景芹 张延平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期5347-5358,共12页

低压断路器开断过程产生的电弧是影响其开断性能的重要因素,研究并优化低压断路器灭弧性能是提高其品质的关键。该文提出一种磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧性能优化新方法。建立了基于磁流体理论的电弧等离子体模型,研究了跑弧道... 低压断路器开断过程产生的电弧是影响其开断性能的重要因素,研究并优化低压断路器灭弧性能是提高其品质的关键。该文提出一种磁流体仿真与正交试验融合设计的灭弧性能优化新方法。建立了基于磁流体理论的电弧等离子体模型,研究了跑弧道形状、灭弧栅片数量、横向磁场、灭弧室压力等对灭弧性能的影响,得出优化因素组合及变量范围。在此基础上,建立了多维电弧参量测试系统,将磁流体仿真与正交试验进行融合,分别设计了四因素三水平、四因素四水平正交试验,融合后获得五个因素对灭弧性能影响强弱的排序为:灭弧室压力、横向磁场、跑弧道形状、栅片数及触头材料。最后结果表明,灭弧室压力、横向磁场、跑弧道弧度、触头Agcd比例变大均能减小电弧转移时间,栅片为7片时电弧转移效果最好。 展开更多

关键词 灭弧室 电弧仿真 灭弧性能 正交试验

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基于逻辑Petri网模型的断路器数字孪生车间系统 被引量：14

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作者 李莎莎 舒亮 +2 位作者 吴桂初 杨艳芳 杨秒 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期455-465,共11页

针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法。基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过... 针对断路器批量化制造过程中的生产逻辑关系建模与控制问题,提出一种基于逻辑Petri网的断路器数字孪生车间系统建模与控制方法。基于物理车间的构成信息和断路器批量化制造工艺特点,建立了逻辑约束的递进式Petri网,实现了对物理生产过程的精准建模分析。在此基础上,采用模型结构分析、系统协同优化、物理引擎开发等方法,结合逻辑Petri网构建了忠实映射、精准匹配的断路器数字孪生车间系统,实现了物理车间与数字孪生车间的高度融合和忠实同步。开发了与实际断路器制造车间相融合的数字孪生车间系统,运行结果验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 逻辑Petri网 断路器 数字孪生车间 逻辑关系模型

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断路器柔性装配车间数字孪生系统设计 被引量：6

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作者 陈璇 舒亮 +1 位作者 冷玉祥 杨艳芳 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第14期245-257,共13页

为优化断路器装配车间的产线结构和作业方法,结合数字孪生技术,提出一种基于多机器人运动控制的断路器柔性自动化车间装配方案。面向自动化装配单元,结合工业机器人的柔性装配工艺及方法,对实体装配车间进行全物理属性的数字化建模,同... 为优化断路器装配车间的产线结构和作业方法,结合数字孪生技术,提出一种基于多机器人运动控制的断路器柔性自动化车间装配方案。面向自动化装配单元,结合工业机器人的柔性装配工艺及方法,对实体装配车间进行全物理属性的数字化建模,同时建立多机器人的运动学控制模型,将机器人的三维运动模型应用于虚拟孪生场景。通过数据的交互传递,实现物理单元与虚拟单元的实时链接,将车间机器人的运动轨迹、装配状态、作业运送流程等数据信息进行实时显示,从而实现断路器柔性装配数字孪生系统的搭建与同步映射。实验结果证明,所提方案对实现断路器柔性装配有显著效果。 展开更多

关键词 断路器 柔性装配 数字孪生 工业机器人 运动控制 信息交互

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基于断路器柔性装配的移动机器人路径规划 被引量：3

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作者 王凌浩 舒亮 钱祺 《电子测量技术》 北大核心 2023年第5期121-128,共8页

针对移动机器人在断路器柔性装配过程中的路径长度较长、转折点较多等效率问题,提出了一种BAS算法与PSO算法结合的路径优化方法。利用天牛个体更新方式与群体学习相结合,采用自适应步长衰减策略以及动态权重变更策略,实现全局路径规划... 针对移动机器人在断路器柔性装配过程中的路径长度较长、转折点较多等效率问题,提出了一种BAS算法与PSO算法结合的路径优化方法。利用天牛个体更新方式与群体学习相结合,采用自适应步长衰减策略以及动态权重变更策略,实现全局路径规划寻优。为了验证BSO算法的有效性,通过三种不同的测试函数比较性能以及仿真地图进行对比,最后将该算法通过ROS应用到实际地图上。实验结果表明,相比于GA-PSO算法、AIW-PSO算法、BAS算法,路径长度优化率分别提升了7.7%、14.8%与12.5%,转折点优化率分别提升提升了25%、57.1%与40%。综上所述,本文所提出的融合算法能够有效地解决装配过程中的效率问题,提高断路器柔性装配产线效益。 展开更多

关键词 移动机器人 路径优化 BSO算法 断路器

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