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[硕士论文] 陈玉龙
大地测量学与测量工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:北斗系统是我国自主研发的、是GPS和GLONASS后的又一比较完善的系统。随着GNSS的不断发展,特别是我国北斗系统的建设和不断完善,多频、多系统的组合将会是GNSS导航定位技术发展的又一趋势;多系统组合,能较好的改善冗余度,改善导航定位的精度,提高导航定位的稳定性。
  本文的主要内容有:
  1)阐述了GPS/BDS基线解算的国内外研究水平、GPS和BDS系统及GNSS定位中的各项误差源及其改正方法。
  2)介绍了GPS和BDS系统的坐标系统和时间系统、GPS和BDS系统的卫星位置计算,研究了GPS和BDS系统在时空基准上统一的问题,并在此基础上又对GPS/BDS相对定位的函数和随机模型做了研究。
  3)研究了GPS/BDS基线解算的周跳探测、Kalman滤波计算浮点解及LAMBDA方法固定整周模糊度,并介绍了LAMBDA方法的计算步骤。
  4)通过GPS/BDS基线解算的实例,研究了精度与系统的关系、精度与观测时段的关系、精度与观测时长的关系及重复基线的比较,得出了GPS比BDS的解算精度略高,GPS/BDS比单GPS和单BDS的精度都高;在进行数据采集时应尽可能避开12:00-15:00这段时间;当观测时间比较短的时候,卫星的几何结构比较差,定位的精度就越低;连续3天的数据的质量大体相同,且不同系统之间的变化趋势是一致的。
  最后通过对GPS/BDS基线解算的相关理论的研究,编写了GPS/BDS的基线解算的程序,并通过实例验证了该程序的正确性。
[硕士论文] 朱金龙
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:双盘异步磁力耦合器是一种以电磁感应原理为基础的新型永磁传动装置,不仅具有柔性启动、无摩擦和对中性要求低等优点,更重要的是它可以根据实际工况条件调节永磁体盘与导体转子盘之间的气隙进而达到所需的输出转速与转矩,因此其调速装置在整个磁力耦合器传动过程中起到尤为重要的作用。
  本文介绍了磁力耦合器的研究现状及意义,分析了调速装置对磁力耦合器调速的重要性,通过与传统的磁力耦合器调速机构进行对比,提出了更具优势的双盘异步磁力耦合器连杆调速装置。
  以双盘异步磁力耦合器的基本结构为基础,详细阐述了其工作原理和调速机理;基于平面连杆机构,设计出一种新型双盘磁力耦合器调速装置,磁力耦合器调速装置的运动精度可以直接决定其输出转速与转矩的调节精度;利用复数矢量法对调速机构进行了运动分析,推导出了其运动方程,利用Matlab绘制出相应的特性曲线图,更加直观的反映出了调速机构的运行状况;利用Adams仿真软件,对该调速机构进一步辅助分析验证,保证了调速装置的准确性及稳定性。
  对双盘异步磁力耦合器调速装置中的丝杠进行理论分析,利用Matlab绘制出不同时刻丝杠的变形图;运用ANSYS Workbench有限元分析软件对双盘调速机构进行了静力分析和模态分析,对其结构的强度和刚度进行了验证。
  设计出双盘异步磁力耦合器调速装置的控制系统,基于PID控制理论,利用Simulink对其进行仿真,给出了控制系统中加入PID后的输出响应图,并对该调速系统进行了可控性分析。根据实际工程环境条件,设计出一种适用于矿用带式输送机的40KW双盘异步磁力耦合器,对其调速装置中的传动轴和转矩进行了校核,验证了双盘异步磁力耦合器调速装置设计的可行性。
[硕士论文] 周晓俊
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:微流控芯片的应用正处在从实验室到市场推广的转折时期,利用微流控技术能够在芯片上实现试剂的进样、流动、混合、反应和清洗等一系列过程,将整个化学反应过程集成在一张芯片上。而基于离心驱动原理的微流控芯片更具有设备简单、流速可控、方便快捷、技术要求低和高通量特点,是目前微流控芯片研究领域的热点之一。乙肝是我国近年来广泛流行的一种病毒性肝炎,感染率约达70%,传统的乙肝检测需专业化检测设备及人员、周期长、成本高,快速廉价诊断已经成为现实的迫切需求,实现对乙肝的快速诊断、预防和治疗具有重要的意义。
  本论文通过将离心微流控技术与乙肝病毒的传统酶联免疫吸附测定(ELISA)检测方法相结合,设计基于离心微流控技术的乙肝检测芯片,在乙肝检测芯片进行生物实验,以期建立快速、集成化、高通量和低成本的微流控ELISA乙肝检测新方法。
  论文首先对离心式微流控芯片的液体驱动原理进行研究,对微通道内液体突破阀体速度的原理进行了理论分析;在传统乙肝酶联免疫吸附测定法的基础上提出了离心式微流控乙肝检测芯片的实验方案,通过在驱动设备上的离心实验,最终确定芯片的流体整体驱动过程。并对基于离心微流控技术的乙肝检测芯片进行了几何结构设计。
  通过对微流控芯片的加工方法进行了分析,比较了常用的数控加工、光掩模加工和激光切割加工方法的优缺点,确定了离心式微流控芯片的加工方法,详述了离心式微流控芯片的制作步骤。
  论文对常见的离心驱动设备进行总结和筛选,根据乙肝检测所需的功能要求,提出了离心式微流控芯片驱动设备的设计方案。对离心式微流控芯片驱动设备自行设计与加工,搭建了一套离心式微流控芯片驱动设备。本文分别对离心式微流控芯片驱动设备的机械结构、硬件电路、控制程序进行了分析介绍,实际转速与设计转速偏差控制在5%以内,温度控制满足微流控芯片的要求,为离心式微流控芯片的开发奠定基础。
  根据传统的乙肝酶联免疫检测原理,本文在乙肝病毒五项检测中选择乙肝病毒表面抗原作为实验对象,通过芯片上的生物学实验来确定芯片乙肝检测的方法步骤;同时,对于微流控芯片实验结果的光学检测做了设计研究,搭建了光路系统,研制了基本的光学检测电路,设计了相关软件。文章最后进行了相关实验,对实验结果进行拟合,将乙肝病毒检测芯片的性能与传统ELISA检测方法进行了比较,比较两种方法的检测效果,检测时间由145min缩短为60min,样本消耗量降至常规方法的2/5,试剂消总耗量由750μL减少至360μL,加标回收率在95%~102.3%,满足乙肝病毒的快速检测和稳定检测需求,为后续集成与光学检测设备结合的乙肝快速检测仪奠定基础。
[硕士论文] 马雨生
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着卫星导航技术的不断发展,全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)包括美国GPS、中国北斗、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo等导航卫星系统得到广泛使用。四大卫星导航系统信号频率虽然分布不同,但都集中在1170~1610MHz频段内,这对兼容多种卫星信号多个频段的射频前端器件设计带来巨大的契机。接收机从天线接收的卫星信号较弱,环境噪声无处不在加上系统内器件自身的噪声,都将干扰卫星信号影响正常通信,对抑制噪声干扰并放大卫星信号的前端器件的研究则尤为重要。因此,覆盖GNSS频段的最前端器件低噪声放大器的设计研究具有突出的现实意义。
  本文针对应用于GNSS全频段接收机的高性能低噪声放大器,使用两级放大电路结构与宽带匹配技术相结合,并基于SMIC0.18μm MMRF CMOS工艺设计了一款工作于1.1~1.7GHZ频率范围内的宽带低噪声放大器。该宽带低噪声放大器第一级放大电路使用源极电感负反馈的共源共栅结构,输入匹配网络由切比雪夫带通滤波器结构组成,在最小噪声系数前提下拓展系统带宽;第二级放大电路采用共源结构,输出匹配网络使用π型匹配,实现共轭匹配提升系统增益;级间匹配网络引入并联峰化技术结合T型匹配,减少输入输出反射系数并拓展系统带宽。同时,利用电流镜构成有源偏置电路为晶体管提供稳定电流,栅漏极RC并联反馈和源极电感负反馈组成多重反馈结构提升系统带宽和稳定性。最后使用ADS软件进行原理图绘制,并做大量仿真实验优化。
  仿真结果表明,在工作频段1.1~1.7GHz范围内,噪声系数小于1.75dB,增益大于25dB,输入输出反射系数均小于-11dB,供电电压1.8V条件下功耗为16.5mW,且电路处于绝对稳定状态。因此,本文设计的低噪声放大器在保证较宽工作频率的同时,具有低噪声、高增益等特点,满足低噪声放大器的设计要求。
[硕士论文] 陈猛
控制科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:现代经济的快速发展,使得某些场合对于LBS(Location Based Services)的需求越来越高。已有的GPS定位技术在户外已经得到广泛的应用,受室内环境复杂、信号穿透性差等多种因素的影响,该定位技术在室内并不能得到很好的应用。由于自组织、低功耗等优势,无线传感器网络技术在室内定位领域也得到了应用,从而推动了室内定位技术的发展。
  针对传统三角形质心定位算法定位精度低的问题,本文提出了一种基于距离修正的迭代定位算法。其步骤主要为:一、通过分割定位区域,建立迭代定位模型,并采用三角形质心算法解算出初始定位坐标;二、利用当前盲节点定位坐标计算距离偏移系数,采用距离偏移系数的中位数来表征整体距离测量的偏差程度,并将对数-常态分布模型所测距离与该中位数的比值作为锚节点与盲节点间新的距离;三、在新的距离下,选取与盲节点间信号强度最大的4个锚节点进而构造出两个三角形区域,利用质心定位法解算出两个定位坐标,将这两个定位坐标加权作为当前迭代定位结果;四、重复以上步骤二和步骤三,直至迭代次数达到设定值。
  此外,本文对定位系统进行了硬件电路设计和软件设计。定位系统硬件部分设计了最小系统模块、输入输出模块和无线射频模块等三个部分。在Z-Stack协议栈的基础上,软件部分完成了协调器节点、锚节点和盲节点功能程序的编写。为了更加直观地显示定位结果,采用图形化编程软件LabView设计了定位系统上位机。
  为验证本文所提算法的正确性,采用MATLAB软件就噪声影响因子在取值为常值和随机值两种情况进行仿真分析,并在实际环境中对定位算法进行验证。
  仿真结果和定位实验均表明,所提出算法的定位精度优于传统的质心定位法和加权质心定位法,具有一定的应用价值。
[硕士论文] 周烜
控制科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,网络技术蓬勃发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)作为物联网技术的代表之一也备受关注。WSN从部署之初起,各节点便几乎处于无人管理的状态,其一旦发生故障,就可能给使用者带来巨大的经济损失。因此,及时诊断并排除WSN的故障,提高WSN网络运行的可靠性和生命周期,是保证应用WSN的监控系统完成指定任务的前提条件。
  根据WSN的结构特点和功能特性,针对WSN中可能出现的故障,本文给出了故障特征值提取方法和样本数据划分方法,提出了基于PNN的WSN故障诊断方法和基于SVM的WSN故障诊断方法,并与传统BP算法进行了仿真分析对比,结果表明它们有更高的可靠性。此外,本文还对WSN故障诊断系统进行设计与开发。具体内容包括以下几个方面:
  (1)研究了WSN的常见故障,包括故障类型、故障带来的危害,并对WSN故障进行分析,确定本文要研究的WSN故障类型和WSN发生故障时的故障特征,并构建故障特征与故障类型之间的对应关系。
  (2)考虑到不同故障特征对故障诊断结果的影响程度不同,在仿真前利用MIV算法对故障特征进行筛选、降维,提取出对仿真结果影响因子大的故障特征。考虑到样本数据在空间上的可能存在分布不合理等情况,利用SPXY算法进行样本数据划分,使最终确定的训练集数据和测试集数据都能体现出样本库数据的特征。
  (3)研究了WSN故障诊断中几种常见的传统算法,包括BP神经网络、RBF神经网络、贝叶斯网络,通过分析发现这几种传统算法在WSN故障诊断中依然存在诊断精度不高、网络不稳定等缺点,基于此本文提出基于PNN的WSN故障诊断模型和基于SVM的WSN故障诊断模型。并与BP网络进行仿真结果对比,结果表明提出的这两种算法在WSN故障诊断中具有更高的可靠性。
  (4)利用Web开发技术,设计了WSN故障诊断系统,包括WSN故障特征值的数据可视化处理、WSN系统通信状态评估和WSN系统故障分析与报告。
[硕士论文] 徐跃
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:高精度GNSS导航服务中关键技术是确定载波相位的整周模糊度,但因受观测环境影响卫星会发生失锁,卫星失锁后要重新初始化,这在一定层面上限制了定位的连续性和实时性。GNSS单历元解算方法可以通过构造先验条件来约束固定整周模糊度并且可忽略周跳的影响,因此研究GNSS单历元算法具有重要意义。
  针对单历元模糊度固定本文主要进行了以下几方面的研究:
  (1)适用于变形监测的单历元模糊度固定算法。根据测站间的相关性,利用首期观测值解算初始双差模糊,而接收机钟差和一些其它未知量作为参数,进而能够直接提取出变形信息。通过长时间观测计算将变形信息取平均值,短基线误差在N和E方向为1mm左右,在U方向为4mm左右,随着基线的增长解算结果的误差逐渐增大,故此方法仅适用于短基线变形监测。
  (2)短基线单历元模糊度固定。针对短基线单历元解算考虑到GEO卫星模糊度较难固定问题,本文采用的思路是:首先固定宽巷模糊度,在宽巷模糊度固定的基础上约束固定出IGSO和MEO卫星的模糊度;然后再用IGSO和MEO卫星模糊度约束固定出GEO卫星模糊度,而固定宽巷模糊度时法方程的病态性则通过基于奇异值分解的正则化法来解决。采用长度分别为4.4m和2.32km的两组基线进行算法验证,结果表明:BDS系统、GPS系统和BDS/GPS组合系统单历元宽巷模糊度固定成功率均为100%,原始载波模糊度成功率90%以上,北斗卫星模糊度固定成功率较常规方法有所改善,并且在N、E、U方向定位精度达到了厘米至毫米级。
  (3)中长基线单历元模糊度固定。针对中长基线单历元模糊度固定提出两次使用正则化法来改善单历元观测方程的病态性,而正则化矩阵的构造是将双差观测方程的系数矩阵进行奇异值分解求得。采用长度分别为56.225km和170.176km的两组GPS/BDS数据验证,结果表明:对一次正则化法后固定的宽巷模糊度两条基线固定成功率均达到100%,而宽巷模糊度回代求得原始载波模糊度成功率极低。故在宽巷模糊度成功固定的基础上结合无电离层组合再次使用正则化法,对56.225km基线而言,两次正则化后在N、E方向定位精度达到mm级,在U方向为cm级;对170.176km基线,两次正则化后在N、E、U方向定位精度达到cm级。
[硕士论文] 黄志宏
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着城市的发展,暴露出来的问题日益增多,绿色出行的消费理念日益深入人心。自1965年阿姆斯特丹出现第一代公共自行车系统起,各个城市陆续建立了公共自行车系统,现有的城市公共自行车系统常采用蓝牙、短信或者GPRS模式,但是通常这些模式的稳定性和兼容性无法得到保证,实时性较差、耗电高。针对这种情况,本文通过对窄带物联网NB-IoT技术的分析,结合该技术覆盖增强、大链接、低功耗、低成本的优势,采用三层体系架构,提出了基于NB-IoT的城市公共自行车系统,解决了当前城市公共自行车系统实时性差耗电高等缺点,并节约了资源。
  针对当前公共自行车系统中“借车难,还车难”的问题,本文首先使用某地区自行车出行数据,对影响自行车出行的时间、季节和天气等特征进行分析,得到不同条件对自行车出行的影响,再结合租赁点状态、调度时间间隔设置和租赁点的借还需求建立基于NB-IoT的城市公共自行车系统调度模型。通过对不同预测方法的对比,使用随机森林法,调节Python中的回归类RandomForestRegressor中的参数,多次对数据特征进行交叉验证,剔除重要度小于0.01的特征,得到最优模型,并给出各个特征的重要度,再对单租赁点每月后十天的的借还需求量进行预测,结果表明该预测模型的均方根对数误差为0.0747,具有较好的泛化能力。然后对某地区的多个租赁点进行借还需求预测,采用“2-8”调度原则,调度结果表明,本文使用的调度预测方法能够在保证用户满意度的范围内,快速的进行自行车调度,可以很好的适用于城市公共自行车系统。
  最后本文使用B/S架构模式设计了一种基于NB-IoT的城市公共自行车调度软件,将文中使用的调度模型集成到系统之中,该系统实现了调度人员管理、租赁点管理、调度路径规划及打印功能等,方便了管理人员的使用并在一定程度上提高了工作效率和用户满意度,有效的缓解了“借车难,还车难”的问题。
[硕士论文] 沈静静
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着非线性电路在人们生活中各个领域的广泛应用,给人们的文化和物质生活提供了优越的条件,如在电力、通信、汽车电子、工业控制、航天航空电源等领域都发挥了巨大作用,由于非线性电路的不可靠性有可能影响整个系统不能正常工作,其重要性日趋彰显,并且人们对其稳定性及可靠性的要求也越来越高,因此,关于非线性电路的可靠性分析就显得尤为重要。近年来,区间分析在不确定优化问题、非线性、静力学、工程应用、动力学等领域有广泛应用,因此可以通过区间分析对电路的特性进行研究。
  本课题基于区间分析方法,针对不确定参数的非线性电路的主要性能参数进行了分析,同时以数值仿真建模法和泰勒公式理论为基础,研究了非线性电路可靠性分析的理论和方法。本文主要研究了以下几个方面的内容。
  (1)介绍区间分析的基本原理及其四则运算法则,针对不确定参数电路的可靠性分析问题,提出了一种通过电路中不确定参数的区间数来分析电路的主要性能值域的方法。
  (2)针对非线性电路传统建模方法的计算量大、建模过程复杂、耗时长等缺点,提出了一种数值仿真建模法来简化建模过程。分别介绍了二阶滤波电路和Boost变换器的工作原理,并得到两种电路主要性能参数的解析表达式。
  (3)针对传统非线性电路可靠性分析方法效率低、花费高等问题,提出了一种基于区间分析和一阶泰勒展开理论的区间分析方法,将电路中不确定参数和主要性能参数视为区间向量,运用泰勒展开法得到主要性能参数随不确定参数的变化关系,进而得到性能参数的变化范围。
  (4)最后以二阶低通滤波电路和Boost变换器为例,改变仿真电路模型中不确定参数值,通过软件仿真得到主要性能参数的仿真数据,并采用区间分析方法对主要性能参数进行分析,实现了典型电路主要性能参数的区间预测。针对含有不确定参数的非线性电路可靠性分析问题,得到基于区间分析的实验结果与仿真实验的结果十分接近的结论。
[硕士论文] 韩刘帮
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:旋转式激光雷达(LiDAR,Light Detection and Ranging)是一种集激光技术、雷达技术和光机电一体化技术于一体的主动式探测技术,已成为获取空间三维数据的一种重要技术手段。旋转式激光雷达具有探测范围广、精度高、速度快、稳定性好等优点,在军事、汽车、SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)建图、火灾救援、无人机避障与路径规划以及煤矿下巷道变形监测等领域具有重要应用价值。
  本文在详细剖析传统旋转式激光雷达系统组成和关键技术的基础上,主要从旋转式激光雷达的数据传输方式、旋转实现方式、控制器编程方式等方面进行改进:
  首先,针对传统旋转式激光雷达系统旋转部分与固定部分之间采用电刷通信导致的寿命低、转速慢的问题,提出了替代传统电刷的基于LiFi(Light Fidelity)的全双工无线通信系统进行旋转式激光雷达旋转部分与固定部分间的数据传输。
  其次,根据旋转式激光雷达的测量距离和测量速度需要,选择了合适的激光测距传感器;同时,为了解决旋转部分供电问题,设计了无线供电模块,并根据旋转式激光雷达的特点设计了中空式的永磁式无刷电机,来实现旋转式激光雷达旋转部分的供电与旋转;并设计了机壳等相关结构。
  再次,使用LabVIEW for STM32编程环境分别对旋转式激光雷达旋转部分与固定部分的控制器进行了程序编写,并对上位机数据处理软件进行了程序设计,从而构成了旋转式激光雷达的软件系统部分。
  最后,对旋转式激光雷达进行了扫描测试及误差分析,并对通过旋转式激光雷达扫描及上位机软件处理后得到的点云图像进行了基于SIFT算法的人体轮廓识别。
[硕士论文] 曾丽丽
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:无线数据传输系统是人们信息获取的重要途径,随着通信技术的发展,无线通信技术在工业数据传输中得到了广泛的应用。但传统的数据传输系统在低功耗和远距离之间一直处于两难境地,在更远的距离和更低的功耗之间只能二取其一。本课题研究实现了基于NB-IoT的无线数据传输系统,使用当前运营商的授权频谱,发挥低功耗广域网的优势,为现有远距离通信系统提供一种低功耗的无线传输方式。
  本文首先介绍了课题研究的背景和NB-IoT的基本理论,然后,在对非连续接收方式研究的基础上,提出NB-IoT数据传输系统两种控制能耗的方法,分别是基于PSM和eDRX的功耗控制方法、寻呼优化方法。在硬件设计方面,采用了STMicroelectronics公司的STM32L151C8T6作为主控芯片,Quecte公司的BC95作为NB-IoT通信模块,利用模块化的思想设计外围硬件电路,完成实现了NB-IoT无线数据传输终端。在软件设计方面,NB-IoT终端开发程序采用标准C编写,通过keil uVision4开发环境完成程序的编译、下载,上位机监控软件采用VisualBasic6.0设计实现,界面友好、使用方便,只需要输入本地端口号启动服务器,就能得到实时温度值。
  经过终端功耗测试,eDRX和PSM模式均可以有效的降低终端功耗,PSM模式降低功耗效果更为明显,eDRX可以大幅度提升下行通信链路的可到达性。在综合考虑功耗和时延的基础,基于PSM和eDRX的功耗控制方法更具有实际应用意义。
  最后将NB-IoT终端安装在STMP1000设备上,测试不同传输距离的准确传输率和时延。结果表明,在NB-IoT网络信号强度达到的情况下,不同的传输距离对准确传输率和时延基本没有影响,准确传输率和时延均达到了规定标准,成功实现了非连续数据的小批量远距离传输。这也将成为无线数据传输及工业远程控制等方面的发展趋势。
[硕士论文] 丁冠丛
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:激振器是研究材料结构动态性能特性(频率、谐振频率、振幅)的重要仪器之一。功率放大器是将给定的信号经功率放大器放大后驱动激振器,作为激振系统的重要组成部分,功率放大器性能指标的高低标志着激振器系统的好与坏。随着人们对激振设备精度、扩展性、控制方式等要求的提高,传统线性功放和模拟控制已经难以满足需求,数字化控制已然成为一种趋势。
  本文首先介绍了功率放大器的分类并对各类放大器进行了性能对比,分析了开关功率放大器应用于激振器的可行性,对单周期控制应用于开关功率放大器进行了理论分析并建立了基于单周期控制的控制模型,针对单周期控制开关功率放大器作为模拟控制存在的固有缺陷,给出了偏置补偿方案并用仿真试验进行了验证;在此基础上对单周期控制数字化的实现方式进行了研究和探讨,并根据激振器的应用需求设计了一款基于微处理芯片的开关功率放大器:以DSP28069芯片为平台,以数字单周期算法为核心,结合数字PI控制的数字开关功率放大器,用以提高对激振器控制的精度和驱动能力。该系统分为软件和硬件两部分,硬件包括电源电路设计、硬件选型、硬件保护、隔离驱动电路设计、检测和调理电路的设计等;软件包括数字PI算法程序、数字单周期算法程序、A/D采样程序等,实现了单周期控制的数字化。
  论文最后利用MATLAB/Simulink进行了建模仿真,包括对直流偏置问题补偿方案验证、功率放大器输出性能分析以及谐波畸变量分析,仿真结果证明了基于PWM控制开关功率放大器应用于激振器的可行性。
[硕士论文] 王园园
控制工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:人类的生存与发展离不开能源的支持,煤矿资源作为重要的能源之一在其中发挥着非常重要的作用。根据近年来煤矿事故死亡统计分析可知,瓦斯事故与以前相比已经越来越少,但仍有发生。由于矿区具有地质条件比较复杂、煤层很软、井下瓦斯含量高所以经常会产生一些突出危险等特点,这极大的阻碍了采煤的进程。尽管随着综合机械化采煤的迅速发展,从一定程度上加快了采矿区回采工作面的推进速度,但与此同时工作面瓦斯涌出量也急剧增加,从而造成瓦斯超限现象也常常会有发生。
  为了解决以上问题,本文在设计中特意将无线传感器网络引入综采面的瓦斯监控系统中,这对提高系统的可靠性,保障煤矿的安全高效生产具有重要的意义。
  本文首先对井下与井上两个部分进行详细的设计。井下部分主要实现的是数据采集功能。在底层节点中使用的是CC2530ZigBee节点,其支持ZigBee协议,通过将CO、瓦斯、甲烷和气压等传感器与其进行连接,可以实现对CO、瓦斯、甲烷等气体浓度的采集,并使用以ZigBee技术为基础构建的无线传感器网络对采集的数据进行传输,从而实现数据采集功能,同时又引入了瓦斯的涌出规律,有利于与后期终端收集的数据进行对比分析,预防瓦斯突出危险的发生。井上部分主要实现的是对各个节点的控制与管理并对井下采集的数据进行分析与判断的功能。在井下部分不是由终端直接对各个节点进行管理与控制等,而是通过网关实现对节点的管理与控制并对传递到网关的数据进行初步的处理等操作,然后在把所得的相关信息传输到终端,接着对本文在设计中使用的leach分层拓扑控制算法进行分析与介绍。本文为了进一步降低节点能耗,延长网络的寿命,对leach算法进行了改进,从而极大的提高了无线传感网络的整体性能。并对leach算法与改进的leach算法进行仿真,通过两者的仿真对比,改进的算法符合设计的要求。最后,本文对组网性能以及网关接入进行了测试及分析。
[硕士论文] 唐晓菀
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:目标宽带电磁散射特性的分析对雷达探测、目标识别等技术发展起着至关重要的作用。矩量法分析目标宽带电磁散射特性需要逐点分析,计算时间长,占用内存大,对于复杂目标甚至无法计算。因此,研究一种高效算法对目标宽带电磁散射问题进行精确求解,已经成为电磁理论研究中的一个重点课题。
  本文基于矩量法基本原理,对目标宽带电磁散射问题进行了深入研究。针对超宽带特征基函数法分析目标宽带电磁散射特性时存在计算效率低,占用内存大等问题,本文提出了一种通用特征基函数法,并对其基函数构造方式及低频点冗余计算问题提出了改进。
  首先,针对传统超宽带特征基函数法在低频点计算精度的不足,提出一种通用特征基函数法。该方法对基函数构造方式进行了改进,得出主要特征基函数后,考虑子域间的耦合作用,求出次要特征基函数,然后再分别采用奇异值分解技术去除基函数的线性相关性,数值算例表明改进的方法大大降低了低频点的计算误差。
  其次,针对通用特征基函数法在分析目标电磁散射特性时,需要设置足够多的入射平面波激励,计算效率低等缺点,提出应用奇异值分解压缩激励矩阵,有效地减少了激励的数目,加快了基函数的生成速度,降低了内存需求。同时针对通用特征基函数法在频段内的各个频率点都需要重新构造缩减矩阵的问题,提出一种通用特征基函数法结合模型参数估计技术(MBPE)的有效方法,该方法在待分析频段内设置一些采样频率点,在采样点上应用通用特征基函数求解RCS,这样仅需要在少量采样点上构造缩减矩阵,有效地提高了计算速率。
  最后,针对传统通用特征基函数法在低频点存在冗余计算这一问题,提出一种自适应构造通用特征基函数法。该方法将待求频带自适应划分为多个子频带,并分别在各个子频带的最高频率点构建通用特征基函数,这样各个子频段就可以使用各自的通用特征基函数分析目标宽带电磁散射特性。该方法有效地降低了低频点的计算复杂度,减少了缩减矩阵维数,提高了求解的速率并降低了内存消耗。
[硕士论文] 王孝梅
应用数学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,伴随着网络、通迅、计算机等技术的快速发展,分布式优化研究课题备受学者们关注,尤其是大数据时代的到来给分布式优化算法提供了新的研究课题。多个体网络是由众多个体通过信息通讯耦合成的网络化系统,其中每个个体均具有感知、处理和通迅的能力。分布式优化目的是要求网络中各个个体团队合作解决网络中各个目标函数之和的最小值问题,其优点不仅能有效节约企业或公司中的投资成本而且具有极强的鲁棒性。但现实中,很多通迅条件都会影响个体间信息通讯,如切换非平衡网络、个体目标函数次梯度计算复杂或者通迅通道故障等约束条件,因此目前研究切换网络下分布式优化算法意义重大。
  本文主要解决多个体网络中所有个体通过相互协作来寻求各个个体目标函数之和的最小值问题,其中每个个体仅知其自身目标函数且仅可以与其邻居个体交互信息。针对个体目标函数次梯度计算复杂和不存在情况,以及对个体间信息通讯出现的其它复杂问题进行深入研究。本文包括两部分主要内容:
  一、针对多个体网络中个体间信息通讯常会出现数据丢包、个体目标函数通常是非光滑及单变量信息通迅具有一定局限性等问题,提出数据丢包情形下分布式无梯度Push-sum算法。通过增加虚拟节点进行系统扩维,为此建立一个有限的非均匀的马尔可夫链,这意味着与网络拓扑相对应的权矩阵为列随机矩阵而无需双随机矩阵,因而网络拓扑是切换非平衡的。并利用遍历性系数的结论理论上验证了算法的收敛性,其中误差值与高斯近似函数的光滑参数、目标函数的lipschitz常数成正比。故有效解决了数据丢包及个体目标函数次梯度计算复杂的分布式优化问题。
  二、针对多个体网络中所有个体在同一时刻进行信息通迅使得信息量巨大致使信息拥塞或网络坍塌的情况频繁发生的问题,提出分布式流言Push-sum无梯度算法来解决上述问题。个体选择邻居进行信息通讯的过程均服从一个泊松分布时钟的转动规律,时钟每转动一次代表与选择的邻居信息通讯一次。接着在网络连通和迭代步长下降的基础上证明了所提算法具有收敛性。最后,通过MATLAB软件分析得出的图像验证了所提算法理论结果的有效性。
  综上,本文在网络连通和权矩阵为列随机矩阵情况下,理论上证明了数据丢包情形下分布式无梯度Push-sum算法的收敛和分布式流言Push-sum无梯度算法的收敛,从而有效的解决了数据丢包、目标函数非光滑、单变量通讯和同步信息通迅的复杂问题。最后通过MATLAB软件得出的图像结果显示:多个体网络中个体间单(双)变量进行信息通迅并不影响算法的收敛性,仅是在此问题上双变量信息通迅比单变量信息通讯收敛速度快。
[硕士论文] 高丽
计算机技术 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:为了实现消费者、供应商和电网设备之间的双向通信信息流,智能电网部署一个电力分配网络,即高级计量基础设施(AMI)。AMI网络中的传感器节点是资源有限的嵌入式设备,设备之间的链路通常具有较高的数据包丢失率、低带宽以及不稳定性的特点。为满足低功耗有损网络(LLNs)的路由需求,ROLL工作组提出了RPL路由协议。RPL路由协议适用于AMI网络,它考虑了链路的质量,但不能很好地优化网络中节点的有限电量问题。针对网络中存在的能量均衡和链路可靠性问题,对RPL路由协议算法进行研究和改进是非常有意义的。
  本文首先介绍了智能电网、智能电网通信网络和AMI网络,并阐述了国内外RPL路由协议的研究现状,研究了RPL路由协议的内容。为改善网络能量不均衡,本文先利用剩余能量度量改进了RPL路由协议算法,选择剩余能量较多的节点为优选父节点,与其子节点形成一条路由链路。当算法只考虑能量度量将会导致节点在传输数据时具有高丢包率,针对此问题,本文将RPL路由协议的ETX度量和剩余能量度量按一定权重比相结合,提出了能量均衡路由算法——ETEN-RPL。当靠近根节点时,该算法将会更可能地选择剩余能量较多的节点;当远离根节点时,该算法将更可能选择预期传输次数较低的一条路径。ETEN-RPL算法既考虑节点能量消耗均衡的问题,又考虑了路径上的数据可靠性。
  最后,在Contiki平台的Cooja模拟器中,实现了协议的仿真模拟。仿真模拟结果表明,与基于ETX度量的算法和基于剩余能量度量的算法相比,ETEN-RPL算法降低了网络的整体能耗,提高了网络生存时间和网络的稳定性。
[硕士论文] 袁君萍
应用数学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,大规模动态网络环境下的优化问题备受关注,该优化问题除了具有传统集总式优化问题的非线性、约束性等特点外,还具有个体的状态变量异步更新、状态信息局部化以及随机性等特点,并在网络资源配置、分布式跟踪定位以及大规模环境下的机器学习等众多方面具有重要的应用。其中,分布式优化在处理多个体系统中个体间的控制与协同等问题上效果显著。在多个体网络问题的实际应用操作中可能遇到许多复杂情况,比如个体之间的通信信道带宽有限、通信过程中存在噪声干扰以及局部成本函数非光滑等,甚至可能面临系统遭受恶意攻击的问题。保证多个体网络系统具有较强的鲁棒性,使得系统在复杂情况下依然能正常运行的研究非常具有现实意义。
  本文主要研究了在复杂通信条件下,尤其是当通信信道带宽有限以及系统遭受恶意干扰、攻击时,多个体网络系统的分布式优化算法以及一致性问题。针对这些在系统通信交流中容易产生的复杂通信情况,本文的研究工作主要是提出了以下两种算法:
  第一部分研究了多个体网络系统在量化通信信息情况下的分布式凸优化算法。自主个体之间通过固定拓扑无向图交流信息,利用边laplacian矩阵,将个体的状态信息值转化为个体间的边状态信息值;进而对边的状态信息值进行量化,而信息状态值的量化导致原成本函数产生了非光滑问题,通过构造合适的Lyapunov函数并引入了非光滑分析方法求其梯度,证明了在所提优化算法作用下整个网络系统的状态最终是一致有界的。
  第二部分研究了多个体系统分布式量化一致性问题,用定义可信个体的方法,抵抗攻击性个体所产生的干扰影响。考虑在切换网络拓扑结构下,对个体之间交流的信息状态值采取量化作用,提出了带有可信个体的分布式量化一致性算法,证明了一般个体与可信个体的状态值最终能达到一致。算法是基于切换网络拓扑结构的,提高了研究的应用操作性,证明了所有的一般个体与可信个体的状态值最终能够达到一致。
  综上所述:本文研究了在通信信道带宽有限的情况下,对个体间的通信信息状态值采取了量化,继而采用非光滑分析方法解决了由量化所产生的局部成本函数非光滑问题,并证明了所提出的算法是一致有界的;在系统存在恶意干扰或攻击的情况下,将个体进行分类,通过定义可信个体的办法抵抗了来自恶意个体的攻击,并证明了算法的一致性。
[硕士论文] 徐龙阳
计算机科学与技术 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:基于位置信息服务(Location Based Service,LBS)技术已经被广泛应用在导航、救援以及定位追踪等领域。由于室内环境复杂易变,无法很好感知卫星信号,GPS定位难以满足人们的定位需求,国内外学者提出多种室内定位技术如红外线定位、超声波定位、RFID定位、WIFI定位,移动传感器定位等,这些技术取得较好的定位效果,但普遍存在各自的局限性,难以实现大规模推广应用。
  本文针对移动智能手机内嵌的多种传感器(加速度计、陀螺仪以及磁力计等)实现行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)存在的传感器漂移、累计误差等问题,展开研究工作,具体研究为以下三个方面:
  (1)BP神经网络模型预测移动距离。传统PDR技术通过行人步数检测、步长估计来实现行人移动距离计算,步骤繁琐,容易出现检测和计算误差。本文引入BP神经网络模型,利用大量数据对模型进行训练和测试,实现较好的预测效果,从而有效减少传统PDR技术计算移动距离带来的计算误差。
  (2)设计一种微航向角融合算法。行人行走方向可以通过陀螺仪和磁力计计算得到,由于传感器自身测量不精确性和环境的干扰,单一传感器计算角度具有较大的累积误差。因此,本文提出了一种微航向角融合算法,通过将行人行走过程划分四类微场景,利用三种微航向角进行分类加权融合获得行走航向角,有效降低传感器的累积误差。
  (3)行人室内位置追踪。通过行人移动距离和航向角,实现位置追踪。本文一共测试16个人,实验结果表明,相对于使用单一的陀螺仪或磁力计计算方向角,定位误差保持在1~4m范围内,PDR(BP+陀螺仪)方法有7个人。PDR(BP+磁力计)方法仅有4个人。提出的定位方法PDR(BP+微航向角融合)结果有12个人的,占总人数的75%,其中,最好的定位误差仅有2.16m,表明提出的定位方法能够有效降低误差累积影响。
[硕士论文] 崔鹏鹏
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:相比于传统的自适应均衡技术,盲均衡技术因其具有不需要训练序列,并且可以有效消除码间干扰(ISI)的优点,而被研究学者广泛研究。在各种盲均衡技术中,分数间隔盲均衡技术对通信信号经过过采样处理,能够获得详尽的信道参数,有效避免因欠采样引起的频谱混叠,降低稳态误差。
  本论文以T/4分数间隔均衡器结构为例,以常数模算法为基础,针对常模算法收敛速度慢,稳态误差大的问题,展开一系列关于T/4分数间隔常模盲均衡的新理论和新技术的分析与研究,具体内容如下:
  (1)研究了支持向量机的基本理论,详细分析了基于支持向量机的T/4分数间隔盲均衡算法(T/4-FSE-CMA-SVM)的数学理论,将T/4-FSE-CMA-SVM与T/4-FSE-CMA进行了仿真对比,结果表明,T/4-FSE-CMA-SVM收敛速度快、稳态误差小。
  (2)分数间隔盲均衡算法(FSE)在均衡深谱零点的信道时效果较差,且收敛速度可进一步提高,本论文研究了T/4分数间隔判决反馈动量盲均衡算法(T/4-FSE-MCMA-DFE),判决反馈均衡器能有效降低码间干扰;而动量算法又能加快算法的收敛速度。将T/4-FSE-MCMA-DFE与T/4-FSE-CMA进行了仿真对比,结果表明,T/4-FSE-MCMA-DFE收敛速度快、稳态误差小。
  (3)分析了基于余弦代价函数的T/4分数间隔盲均衡算法(T/4-FSE-CCF),在此基础上,研究了T/4-FSE-CCF的Simulink仿真,T/4-FSE-CCF核心是对CMA的代价函数进行改进,构造余弦代价函数,T/4-FSE-CCF不再依赖统计模值R,将T/4-FSE-CCF与T/4-FSE-CMA、T/2-FSE-CMA进行了仿真对比,结果表明,T/4-FSM-CCF在均衡高阶QAM信号时,收敛速度快、稳态误差小。
[硕士论文] 翟木易
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:线性调频(LFM)信号是一种典型的非平稳信号,广泛应用于雷达、通信、声呐等系统中。对LFM信号进行检测与参数估计具有重要意义。LFM信号在传输过程中难免受到干扰,因此如何从噪声和多分量信号中分离出所需LFM信号,即LFM信号滤波,成为一个亟待研究的课题。有限长LFM信号经过分数阶傅里叶变换(FRFT)会呈现能量集聚现象,因此FRFT成为分析LFM信号的有效工具之一。
  首先,采用短时傅里叶变换(STFT)、Wigner-Ville分布(WVD)及Wigner-Hough变换(WHT)对单分量及多分量LFM信号进行检测。其次,研究了FRFT理论,构建了LFM信号检测与参数估计模型,通过数学推导,阐述了分数阶傅里叶域单分量及多分量LFM信号的参数估计原理,讨论了量纲归一化、采样频率、信噪比对LFM信号参数估计性能的影响。对比分析了FRFT、STFT、WVD及WHT对LFM信号的检测性能,结果表明FRFT更适合处理LFM信号。再次,给出了分数阶傅里叶域LFM信号滤波算法的具体流程,建立了单分量含噪LFM信号滤波模型及多分量LFM信号分离模型。仿真结果表明,经FRFT滤波后,单分量含噪LFM信号的信噪比提高了近2.04dB,且FRFT可有效分离多分量LFM信号。
  最后,提出了一种基于延时相关与FRFT的含噪单分量LFM信号改进滤波算法。与传统FRFT滤波算法相比,改进滤波算法的计算量明显减少。经过改进算法滤波后,信噪比提高了近2.41dB。理论分析和仿真结果表明了改进滤波算法的可行性和有效性。
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