防空指挥控制系统人机交互设计趋势研究

目的 梳理防空指挥控制系统人机交互设计的起源与发展趋势,探索未来系统开发的方法与框架。方法 基于“以指战员为中心”的设计理念,研究了防空作战指挥控制系统人机交互界面的设计任务层次划分,将人机交互界面分为用户行为、交互架构与视觉表现等层次。结论 通过对用户的任务调研、交互架构逻辑研究及视觉设计等步骤,对防空系统人机交互设计界面设计过程进行了梳理。提出了防空指挥控制系统在“感知—决策—操作”过程中的人机交互设计对应内容,总结了系统界面设计与信息可视化设计的任务。通过人机交互设计研究,建立了防空系统人机交互设计框架与目标,提升了系统的可用性与美观度,提高了作战任务操作的效率。     

基于单片机技术的胶印机数控墨斗控制系统的设计

根据胶印机出墨量数字控制要求及其工艺原理,设计了数控墨斗机械结构部分,并对胶印机墨斗进行了三维实体造型的设计,验证了墨斗设计的合理性。以单片机ATMEL-AT89S52作为控制元件,以步进电动机作为执行控制对象,设计了总体控制电路方案,制作出了系统的硬件控制系统,并根据调墨原理对控制系统编制了控制软件。     

户式中央空调变风量控制仿真与实现

户式中央空调变风量控制系统由空调机组控制系统、变风量末端装置、末端控制器、中央控制器四个主要部分组成。在计算机仿真实验的基础上，设计了户式中央空调系统的末端控制器和中央控制器。末端控制器采用PID算法调节房间送风量，控制室内温度；中央控制器采集各房间温度和风量参数，对送风机进行模糊变频调速，控制系统的总送风量。给出了控制系统硬件组成和软件的实现。采用VB语言编制控制系统界面，界面简单友好，可供户式中央空调控制系统产品的开发作参考。     

基于PLC的试管自动转移装置的设计

目的基于全自动医学检验流水线试管转移机构的工作要求,设计一套以机械手为主体的试管自动转移装置。方法以基于FX2N PLC可编程控制器作为控制核心,配合其他硬件设备实现试管转移的自动运行。描述系统的机械结构设计、工作内容规划和控制系统软硬件部分的设计。结果设计研发的试管转移装置的定位精度为11μm,能够完成自动转移试管的工作。结论该装置机械结构设计合理、运行稳定、工作效率高、定位精准。硬件系统与软件系统巧妙结合,充分发挥了PLC控制器和触摸屏人机交互界面的强大功能,能够在全自动医学检验流水线中代替人工,实现装载、转移试管的工作。     

基于语音识别的脑瘫康复数字训练系统设计

基于语音识别设计了针对脑瘫患儿的数字语音训练系统。应用人机交互(HRI)技术与仿生机械手动作控制相结合达到提升脑瘫(CP)康复训练效果的目的。该系统中控制器采用Arduino MEGA 2560为主控制器,显示屏LCD1602作为人机交互数据显示界面,通过LD3320语音芯片实现人机语音交互功能。人机交互功能是通过Labview环境展开,可实现人、机器人的手势与动作的实时交互训练与评价。该系统可训练脑瘫患者反应能力、语言表述能力以及认识手势动作数字动作能力,为提升脑瘫康复训练系统提供关键技术。     

风电机组非线性PI变桨控制器设计

风力发电机组(风机)由于系统本身的强非线性和运行环境的复杂性导致难以获取精确的数学模型,而且实际系统中,需考虑风机存在输出指令饱和的影响。针对以上问题,在风速高于额定风速时,基于加性状态分解(ASD)动态逆的控制方法对风力发电机组变桨控制问题进行研究,设计非线性PI控制器。通过设计的控制器实现对风机期望功率和转速的跟踪,以及在控制过程中减弱积分饱和作用,满足系统快速响应要求。最后对设计的控制器与传统PI控制器进行仿真对比验证,结果显示所设计的控制器效果优于传统PI,可以控制桨距角得到稳定的风轮转速和功率输出,同时降低输出指令饱和带来的影响,控制系统具有良好的鲁棒性。     

凹印机轴向和周向自动套准控制系统

提出了一种可以在轴向和周向完成自动套色功能的多色自动套准控制系统,采用多片高效而可靠的89S52单片机作为控制器,两个方向的系统相互独立、互不干扰,给出了相应硬件电路以及软件的设计,并用模拟实验验证了该系统的可行性。     

杭州日升公司研发出屏显三边封制袋机控制系统

杭州日升电气设备有限公司精心设计的新型屏显三边封制袋机控制系统,成功地应用在制袋机上。该控制系统以工业控制计算机为核心处理单元,结合高性能控制器,功能强大。该系统的全数字控制功能支持制袋机以更快、精度更高的方式生产。公司总经理李兴根说,该机拥有直观的人机交互界面,它主要体现在彩色显示屏幕和优化设计的薄膜开关面板上。彩屏     

基于DSP的自动印刷套色控制系统

针对凹版印刷机的工作特点,提出一种新颖的凹版印刷机自动套色控制系统的控制与实现方法,并采用多个DSP子系统与一台上位机通过CAN总线连接实现该控制系统.该控制系统引进高效而可靠的DSP芯片TMS320lf 2407作为印刷套色控制芯片,比较起传统的单片机控制系统无论在性能上还是可靠性上都提高了一大步.     

人机交互遥操作机器人软体手位置跟踪设计与实现

针对遥操作机器人在深海等未知环境中抓取软体物体或易碎物体的工作需求，提出了一种人机交互遥操作机器人的主从软体手位置跟踪方法。首先，介绍了主从软体手控制系统的构成与工作原理，该系统主要包括主端控制回路、通信链路和从端控制回路，用于控制软体手的抓取动作。然后，阐述了软体手指的建模过程与控制器设计，采用假设模态法进行建模，并在软体手指的位置跟踪控制中引入模型预测控制算法，以解决软体从手跟踪软体主手性能差的问题。最后，设计并研制了软体主手、软体从手及其控制系统，其中软体从手以硅胶为原料并嵌入固体材料来增大刚度，同时开展了软体从手跟踪软体主手抓握目标物体的实验。仿真结果表明，所设计的模型预测控制器能有效解决软体手指因模型失配而引起的控制精度下降问题；实验结果表明，所研制的软体从手能有效跟踪软体主手并实现目标物体的抓握，整个控制系统运行良好。研究结果为人机交互遥操作机器人软体手的跟踪控制应用提供了参考。     

基于改进FNN-CCC的双伺服压力机同步控制策略研究

目的 改善双伺服压力机同步控制策略的动态响应性能和鲁棒性,提升双伺服压力机的单轴跟踪精度和双轴同步精度,实现成形过程的高精度位置控制。方法 建立双伺服压力机驱动系统数学模型,分析系统同步误差来源,结合模糊神经网络单轴控制算法,引入迭代学习律,设计一种改进模糊神经网络-交叉耦合(FNN-CCC)同步控制器。基于系统控制模型进行单轴阶跃响应特性与双轴正弦跟随特性仿真,搭建嵌入式双伺服压力机驱动系统试验平台,在偏载干扰条件下进行双轴同步控制试验,验证所提出理论的有效性。结果 仿真结果表明,与模糊控制算法和BP神经网络控制算法相比,该控制器单轴控制算法的超调量分别减少了11.5%和25.5%,调节时间分别减少了48.8%和34.4%,具有更好的动态响应性能。与原控制器相比,改进后的交叉耦合同步控制器最大双轴同步误差降低了65.7%,同步控制精度有所提高。试验结果表明,与传统PID-交叉耦合控制器相比,改进的FNN-CCC控制器有更好的控制性能,在热冲压合模成形阶段,单轴跟踪误差分别减小了81.8%和75.0%,双轴同步误差减小了69.2%。结论 所提出的同步控制策略在偏载干扰条件下具有较好的动态响应性能和鲁棒性,能够使同步误差快速收敛,提高了双伺服压力机驱动系统的单轴跟踪精度和双轴同步控制精度,实现了对双伺服压力机的高精度控制。     

复合进给电解加工机床控制系统设计与测试

为解决航空制造领域复杂零件的加工难题，针对研制的复合进给电解加工机床，开发了基于PC（ personal computer，个人计算机）和PMAC（programmable multi-axles controller，可编程多轴控制器）运动控制卡的开放式数控系统。基于虚拟仪器技术及其开发环境LabVIEW平台，遵循模块化设计思路，采用ActiveX自动化技术和CLF (call library function，调用库函数)节点设计了复合进给电解加工机床控制系统的人机交互界面，通过调用PMAC运动控制卡中的服务程序PmacServer，实现上位机与PMAC运动控制卡之间的功能交互。为了验证该控制系统的可靠性和运行稳定性，使用激光干涉仪进行了实验测试。实验结果显示，该控制系统响应迅速，运行稳定，人机交互界面易于操作；机床运动误差控制在-5~5 μm内，重复定位误差小于2.3 μm，能够满足航空发动机叶片的电解加工精度要求。研究结果在电解加工领域具有重要工程应用价值，可以为新一代高性能电解加工机床的设计提供参考。     

基于PIC单片机的胶印机墨斗电机控制系统设计

以四色胶印机墨斗为平台,以PIC18F2580单片机为控制核心,设计了一套完整的直流电机闭环调速控制系统。详细设计了系统硬件电路,着重设计了与操作台和PC机通讯的CAN通讯接口电路、电机控制与驱动电路、电机位置闭环反馈电路和电机PWM调速电路,编写了系统的C语言驱动程序。经实验和实际环境下的运行证明,该系统具有良好的驱动性能、调速性能和抗电磁干扰性能,有利于降低成本,有利于国产胶印机的自动化、智能化进程,有良好的市场应用前景。     

多自由度包装机器人人机交互控制方法

目的 为了在人机交互内容和形式复杂度较高,深度信息获取较为困难的背景下,解决多自由度包装机器人控制存在的控制鲁棒性较差问题,提出新的多自由度包装机器人人机交互控制方法.方法 利用Kinect传感器获取多自由度包装机器人信息,并以此为基础,通过信息熵方法计算人机交互复杂度,构建相应的人机交互控制体系,基于拉格朗日方程建立人机交互动力学模型,完成多自由度包装机器人人机交互信息深度获取;采用自适应模糊控制器控制多自由度包装机器人人机交互流程与界面,实现多自由度包装机器人人机交互的控制.选样六自由度包装机器人为实验对象,确定最佳自由参数,进行人工交互控制仿真实验.结果 实验结果显示,仿真实验中的多自由度包装机器人动作完成率平均值为89.6％,平均包装时间为1.542 min,控制鲁棒性较佳.结论 该控制方法大大提高了机器人控制的鲁棒性,有效提升了包装机器人的包装效率.     

基于ARM的纸护角定长剪切控制系统设计

目的设计基于ARM的飞刀式纸护角定长剪切控制系统。方法提出一种飞剪式新型纸护角定长剪切控制方案,由1台伺服电机带动偏心轮运转,使切刀在1个圆周运动轨迹内完成同步跟踪,并对纸护角剪切;嵌入式控制器以ARM9 S3C2416为CPU的工业触摸屏,以集成输入输出口(I/O端口)实现纸护角定长剪切的高精度控制;软件由触摸屏人机交互界面和底层驱动程序构成,实现产品参数设置、运行状态监视和伺服报警显示等。结果设计的基于ARM的飞剪式定长剪切控制系统满足控制要求,实现了对不同进料速度和不同厚度的纸护角进行定长(剪切长度可设定)剪切。结论系统的实时性好、自动化程度高、性能稳定、人机交互性好和可靠性高,可广泛适用于多种纸护角的定长剪切。     

胶印机纸张尺寸预设系统的研究

主要针对国内印刷机对不同纸张规格的手动调节精度差、速度慢的现状,依据秋山双面印刷机,研究印刷装置中执行机构与纸张尺寸的对应关系,以压力预调系统为主,分析自动控制系统,建立起人机交互界面,实现自动和手动调节的兼容,提高国内印刷机的自动化程度.     

基于虚轴法的三维数控弯丝机控制系统设计

三维数控弯丝机在弯制工件时不仅需要对各轴进行精确的位置控制,还需要对多轴进行位置的同步控制,而其同步控制的好坏将直接影响到工件成形质量．为提高三维数控弯丝机的位置同步控制精度,应用西门子Simotion C240为运动控制器,采用位置闭环控制方案,针对旋转式三维数控弯丝机进行了控制系统设计．在该控制系统基础上,通过采用虚拟轴同步控制策略的方法,对弯丝机多轴位置同步控制进行了实验,根据实验得到的多轴同步的实际运行曲线,对测试结果进行了分析．实验表明,与其他同步控制策略相比,基于虚拟轴同步控制策略的弯丝机控制系统同步控制精度高,稳定性好,满足工件加工的同步控制要求．     

印刷机模拟操作软件研究

针对印刷模拟操作软件的基础部分进行了研究,主要包括印刷故障分析及调整等。选取单张纸胶印机为例,从纸病分析、纸路故障到墨路故障以及其他故障着手,进行了分类总结,在此基础上,利用Access软件建立了印刷故障数据库,并利用VB软件进行了人机交互平台的开发。     

差压气密性检测仪设计与实现

设计了基于差压法原理的以ARM处理器为控制核心的通用型气密性检测仪.该仪器系统通过气控阀控制气路对工件的充放气过程,并利用高精度差压传感器获得由气体泄露产生的差压值,人机交互界面采用触摸屏模块.结果表明,该检测仪方便快捷、测试精度高、稳定性好.     

快速捕捉目标情境下人机界面视觉工效评价指标体系研究

目的:人机界面的视觉工效对整个人机界面的使用效率有较大影响,为了更好地评估人机界面的视觉工效,针对适用于人机交互过程中快速捕捉视觉目标并获取视觉信息这一任务情境的人机界面视觉工效评价指标体系进行研究,希望能为快速捕捉视觉目标情境下人机界面视觉工效评价和人机界面优化迭代设计提供一定的参考。方法:该评价体系主要从辨识效率、眼动情况、主观感受三个方面拟定评价指标,通过改进德尔菲法对初步建立的十三项评价指标进行两轮咨询,最后筛选出十一项作为人机界面视觉工效评价指标体系。结论:该评价指标体系的建立为评估快速捕捉视觉目标情境下人机界面设计方案的视觉工效提供了一定参考,有利于对此情境下的人机界面进行评价与优化迭代设计。