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[成果] 1800180515 上海
TP212.9 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:项目背景:汽车压力传感器芯片开发及成品市场大部分掌握大型跨国公司手上。而中国的汽车传感器起步较晚,技术基础薄弱,国内市场基本为外资企业掌握。 该公司长期从事汽车胎压监测系统产品开发,掌握了该传感器及其芯片核心技术,具备向产品线上游车用传感器开发的技术基础。同时公司处于转型期,丰富公司产品线并形成市场开拓的合力成为转型的关键,因此车用传感器产品成为公司未来发展的重点。 主要内容:项目结合MEMS、电子与计算机技术,采用硅-硅直接键合工艺和特殊的封装材料、封装工艺,改善了结构材料间的热匹配性能,提高热稳定性,保证了封装可靠、抗震、减震,电路精度更高、测量范围更广,满足了汽车发动机电子控制系统的需要,并形成系列化和配套能力。 关键创新点: 1、进气歧管传感器芯片设计创新芯片的MEMS力学设计中,采用(100)晶向的N型硅片,利用硅-硅键合技术形成特殊的方形平膜片,采用硅平面工艺制作硅大片,形成1×1㎜的腐蚀槽,便于划分成小片,提高灵敏度。 芯片采用硅体微机械加工工艺设计,按应力分布计算电阻条位置,在保证均匀性的基础上采用和国外相似的较细电阻条宽度,计算出最佳布局,并结合套准精度的考虑,实现最优设计。 2、进气歧管传感器封装技术创新特殊的陶瓷类封装基材和特殊的封装工艺实现无应力或微应力封装,解决了因压力冲击而造成的芯片灵敏度低的技术难题;独特的侧面进气结构避免了气压直接冲击而造成的传感器芯片破坏问题;特殊的材料以及封装工艺保证了封装可靠及抗震、减震;视觉系统确保固晶和绑定方向、位置满足大批量生产;高速的固晶和绑定设备确保生产效率和产品一致性、稳定性。 3、传感器信号调理芯片设计创新这款芯片由改进过后的PIC16核为控制核心,采用高精度的传感器前端和两级流水线架构,同时用一个POWNDOWN模式来最小化静态电流,并由锂型单电池来提供电源,具有可编程的低电压检测特性。使其在一定的外界环境条件范围内能感知胎压及温度,并转化成芯片内核能处理的数字信号,进行曼切斯特码组帧处理发送给接收装置,将实时温度、压力显示在屏幕上。 技术指标项目产品最终实现:压力传感器输出精度:(10-85)℃:1%FS;-40℃/125℃:2%FS;反接保护:-5.25V@-40℃、常温、125℃,5分钟;过电压保护:16V@-40℃、常温、125℃,10分钟;耐受压力:使用量程的2-3倍;1000次循环@-40℃;1000次循环@25℃;1000次循环@125℃。 专利、论文:项目相关授权专利7项;软件著作权2项;集成电路布图设计2项。 经济社会效益:该项目建设至今,已实现经济收入4724万元。该项目产品技术成熟度高,其研发打破了国外的技术壁垒,从根本上解决了制约中国传感器产品发展的技术难题,有力促进国内产业的良性发展。
[成果] 1800180303 上海
TP277 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:项目隶属于"远程监控及智能维护"与"工程机械技术"领域。 巨型重载旋挖钻机(扭矩≥300KN.m)是铁路、桥梁、核电等重大建设工程桩基施工的必要装备,其在青藏铁路、京沪高铁、西气东输等大型工程中发挥了重要作用。但因该类特种设备经常应用于环境恶劣(高温度、高强度、强振动)、地下工况复杂多变的工程场所,且普遍缺乏工作状态实时监控、故障预警、健康维护等科技措施运用与技术单元配置,致使国产旋挖钻机常因设备老化、钻杆断裂、液压故障等因素无法高效、长时间安全服役,甚至引起重大安全事故。 该团队针对国产旋挖钻机之智能化信息化程度低以及安全作业保障技术发展滞后的状况,围绕状态实时监控、故障诊断预警以及云端安全保障等方面开展理论方法与关键技术研究,以提高健康维护水平,保障设备在复杂工况下长期安全可靠服役。历经多年攻关与实践,取得了下列创新性成果: 1)旋挖钻机复杂不确定故障模式及影响分析技术。针对故障信息的复杂性与不确定性等特点,运用多准则决策技术和不确定理论对设备故障模式进行综合风险分析,提出了基于组合权重和模糊TOPSIS方法的故障分析模型、基于模糊DEMATEL方法的故障分析模型、基于模糊集与MULTIMOORA的故障分析模型。 2)嵌入式信号特征快速提取与海量数据压缩传输技术。针对故障诊断信息欠缺以及远程维护带来的海量冗余数据传输问题,提出了嵌入式提升小波包快速特征提取方法、基于稀疏编码算法的特征提取方法、基于预测编码和游程编码的海量数据无损数据压缩方法,提高了数据远程传输效率。 3)基于证据推理和免疫相关向量机的智能故障诊断技术。考虑不同部件及传感器故障模式特征,利用人工智能和专家系统相关理论,针对部件异构高耦合的故障类型,开发了基于证据推理理论与模糊Petri网的故障诊断技术;针对缺乏故障样本且故障种类多样的情况,设计了基于免疫相关向量机的智能故障检测与诊断模型。 4)旋挖钻机综合状态监控与智能维护系统平台。提出了现场与云端结合协作的状态监控与智能维护系统架构,设计了分层监控与故障诊断模型,开发了CAN总线机载嵌入式智能监控仪和基于WEB-GIS云端在线智能维护平台,构建了状态监控、故障预警、运行维护相融的智能维护系统。 通过研究,攻克了旋挖钻机故障诊断和智能维护等关键技术,开发了具有自主知识产权的机载嵌入式智能监控仪,搭建了云端在线智能维护平台。共获授权发明专利20件、实用新型专利5件,发表SCI论文18篇,参编专著2部。研究成果已应用装载多型号旋挖钻机累计约1000余台,近三年产生直接经济效益19.38亿元。 研究成果的成功运用,提升了中国巨型重载旋挖钻机之信息化程度、安全服役能力及智能化控制水平;变被动维修为主动智能维护与健康管理,推动巨型重载旋挖钻机产业的科技进步,所取得的成果对其它工程机械的技术进步具有借鉴价值。
[成果] 1900010080 江苏
TP277 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:二十一世纪以来,中国电力工业发展迅猛,300MW、600MW及1000MW等级大型机组成为主力机组。随着机组向大容量、高参数、高效率、低排放方向发展,机组部件、轴系结构及工作状况越来越复杂,振动问题随之突出,振动故障频发,由此造成的新机组无法正常投运、在役机组被迫停机或降负荷运行现象屡见不鲜,曾一度成为制约电力安全生产的重大技术瓶颈。 项目组在国家863计划、国家自然科学基金及发电行业企业课题支持下,针对大型发电机组重大振动工程问题,围绕突破振动故障机理分析、准确诊断和高效治理方面的共性技术、关键技术进行联合攻关,在异常振动机理研究、核心技术软硬件研发、专用装置和系统研制以及工程化应用等方面,取得了系列创新性成果。 结合理论与实验对大型汽轮发电机组转子碰摩、汽流激振及轴承失稳等异常振动故障机理进行研究,丰富及拓展了转子动力学、故障诊断等相关理论。自创建立了复杂长轴系动静部件摩擦-热冲击耦合模型,探究出摩擦热致失稳机理;构建了非均匀流场下汽流力分析模型,开拓了新型减振密封技术,弥补了汽流激振理论空白;率先提出同步涡动转子轴承内摩擦热致失稳判据及可倾式滑动轴承油膜失稳新机理。 研究分析了轴承标高对轴系载荷分布及稳定性和振动的影响,研发了轴系标高监测系统,创建了基于载荷灵敏度分析标高调整治理技术;提出了基于声发射技术的摩擦故障特征识别和定位的新方法与新技术,拓展了摩擦故障诊断技术手段;提出了旋转机械谐分量转速平衡等方法,发展了动平衡技术。创新成果成功应用于多类大型机组振动故障的诊断及治理。 自主研制了高性能传感器,提出了振动数据采集分析方法,开发了基于嵌入式系统的大型发电机组分布式、网络化、信息融合的状态监测及故障诊断系统,解决了电厂主辅机由于布局分散而难以全面监测与集中诊断的问题,为电力生产提供了可靠保障平台。 项目成果成功应用于中国电力国际有限公司、江苏核电有限公司等50多家大型发电企业,攻克解决了上百台次300MW、600MW、1000MW等机组疑难振动故障。有力保障大型发电机机组安全、经济、高效、环保运行,减少了非计划停机次数和检修时间,提高了等效可用系数,近三年创造直接经济效益30余亿元,为电力稳定供应作出了重要贡献。该项目参与制定国家标准8项,授权发明专利32项,发表代表性论文100余篇。 该项目获2001年度江苏省科技进步一等奖、2015年度江苏省科科学技术一等奖。项目第一完成单位东南大学火电机组振动中心技术团队2012年获国家发改委“国家工程研究中心杰出贡献奖”。该项目为火电、核电等国家重大装备高水平发展提供了重要的技术支撑,推动了中国发电行业科技进步。
[成果] 1800280159 重庆
TP212.9 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:自动调平系统是为现代化高技术车载武器装备实现信息获取和精确打击的水平姿态基准和承载平台,如陆基机动雷达、导弹发射车等到达预设阵地后需要快速展开和撤收,其展开速度、精度、稳定性直接关系到武器系统的效能和生存能力;同时,自动调平系统又是重要的军民两用高科技产品,可广泛地应用于各类警务、反恐、救灾、应急、科研和大型重载设备安装、调试等领域,为经济建设提供安全保障和智慧支撑。 成果克服了第一代手动调平系统架设撤收需多人配合,依靠水泡式水平仪和人工手摇,调平时间长、精度差等缺点,以及第二代液压调平系统抗环境性能差,在砂尘和高低温环境下故障率高的缺点,采用了自主知识产权的固态高精度水平传感器、智能调平控制算法一键式调平技术、高可靠高承载机电式调平机构,结合实战需求发明的手自一体调平方案,提高了装备在故障和战损状态下的任务完成和安全撤收能力,显著提升了战斗力和生存力。 成果针对不同的应用系统需求开发了13个型号的产品,满足了装备的智能化、高精度、高机动性需求,提高了快速反应能力。经部级或军方科技成果鉴定、定型5项,其中1项处于国际先进水平。 成果拥有独立自主知识产权,在手自一体自动调平方案、高精度调平控制算法、产品结构等方面构建了专利群,获授权发明专利6项、实用新型4项。发明的基于水平传感智能融合、模糊决策的调平复合控制策略,解决了重载荷下高精度、高可靠调平的难题;新型车载调平传动机构和支撑腿结构,解决了手自动切换、手摇两档调速、重载荷刚度等难题;通过运用多信息融合智能检测技术、分布式Can总线网络多通道解耦和非线性自适应PID调平算法、水平姿态自校准等技术,实现了自动调平的快速和高精度。 成果发表相关论文6篇,编写的国家电子行业标准《机电式自动调平系统通用规范》正式出版发布,填补了行业空白。 成果研发的手自一体机电式自动调平系统形成系列产品,满足调平精度2′~6′,单腿额定承载6吨~20吨,调平时间小于3分钟的各类陆基高机动装备、特种车载精密仪器的调平需求,在多项国防重点工程项目中得到应用,实现了批量装备。自动调平系统入选国家工信部和国防科工局发布的《军用技术转民用推广目录(2016年度)》(工信厅联军民【2016】167号),在气象雷达、泥石流地灾检测、航空管制等民用领域得到成功应用。自动调平系统系列产品销售收入超过5000万元,满足了国防科技发展和民用特种行业的需要。
[成果] 1800170064 浙江
TP212.9 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:传感器作为动车组关键零部件,长期以来被国外垄断,并存在供货周期长、价格昂贵、服务差等诸多问题;此外,中国铁路运行线路环境复杂,进口传感器存在水土不服的现象,稳定性差、不可靠等问题逐渐暴露出来。虽然国内传感器厂家众多,但规模较小且比较分散,产品及技术基本以仿制为主,缺乏较为规范的研发及制造体系,难以为高铁系统所用。在此背景及国家863项目支持下,提出了高铁动车组用高可靠性系列传感器关键技术研发及产业化项目,旨在研发适应高铁环境的可靠性高、性能优异的系列传感器,打破国外垄断,解决进口传感器出现的各类不适应性问题,提高动车组的服务体验。项目的实施有助于国内企业掌握高铁关键传感器核心技术,拥有自主知识产权,打造中国标准,助力中国高铁走向世界。 针对中国高铁运营区间跨度大、气象条件多变、电磁环境复杂以及高速强振等特点,项目着重从“温度-磁路”自补偿电路,微笼结构的电磁屏蔽层,“机-电-磁”固化、封闭和散热的一体化结构等方面进行深入、系统研究和重大突破,研发适应高铁运行环境的可靠性高、性能优异的系列传感器,满足高铁能量变换(牵引、供电)、安全保护(黑匣子)、智能监测与诊断等系统的迫切需求,为列车牵引变流精准控制、系统保护以及智能驾乘、智能维护提供核心信号感知解决方案。项目主要创新点有三,一是独创一种“温度-磁路”自补偿电路,解决了高铁列车用传感器对区域温差大和温度变化快的环境适应性难题;二是独创一种微笼结构的电磁屏蔽层,解决了电磁干扰难题;三是创新一种“机-电-磁”固化、封闭和散热的一体化结构,解决了强振动、高湿热等环境对器件可靠性和寿命的影响。 依托该项目,牵头制订浙江制造团体标准1项,主持制修订5项铁道行业标准,获授权发明专利11项,登记软件著作权11项,发表论文10篇。项目经专家鉴定,总体技术居国际领先水平,并荣获2017年宁波市科技进步奖二等奖。项目产品已在CRH2、CRH380、复兴号及城际动车组等主力车型上批量应用,并拓展至和谐系列机车、城轨领域,装车10000余列(台),数量超1000万只,随着国家“一带一路”战略的实施,成功应用于马其顿、阿根廷、马来西亚等动车组项目,2015-2017年实现新增销售6.59亿元、利润8296.39万元、税收5071.75万元。随着国内外市场需求的剧增,该项目传感器将获得更大规模应用,预计每年销售可达到5亿元以上,利润1亿元左右,保持高比例增长。
[成果] 1800140035 浙江
TH711.2 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:激光波长是作为几何量测量的标尺,几何量测量溯源至“米”定义是长度精密测量的基础问题,因此精确测量与校准激光器的激光波长是保证几何量测量准确性和量值溯源的关键,有着重要的科学意义和应用价值,是科学技术发展中的一项共性基础技术。 针对激光波长测量方法中存在的测量范围和测量精度不能同时兼顾的问题,该项目提出基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法,项目主要研究工作和技术创新点如下: 1. 发明了一种基于激光合成波长干涉原理的激光波长测量方法:利用“合成波长与单波长之间存在一一对应的关系”,将待测激光波长和参考激光波长的干涉条纹数之比转化为了合成波长的检测,实现了大范围高精度的激光波长测量。 2. 提出了待测激光和参考激光成正交线偏振光形成合成波长的方法:解决了两干涉信号光强不相等会产生合成波长零点盲区而导致合成波长检测误差的关键技术问题,实现高精度的合成波长值的检测,从而提高了待测激光波长的检测精度。 3. 研制了基于激光合成波长干涉原理的波长测量系统装置,具有自主知识产权,可对大范围内各标准激光波长进行高精度测量与校准,波长测量不确定度优于3×10-8。 项目成果已申请国家发明专利3件,其中授权发明专利2件,授权实用新型专利1件,软件著作权登记1件,发表学术论文5篇(SCI收录2篇,EI收录2篇)。 研制的激光合成波长干涉法波长测量系统,经中国计量科学研究院检测,波长测量范围大于632nm-638nm,测量不确定度为3×10-8,测量精度达到国际同类产品先进水平。经浙江省科技信息研究院(国家一级科技查新单位)查新,结论为“项目提出的基于激光合成波长干涉原理的激光波长测量方法,未见有关文献报道,项目研制的基于激光合成波长干涉原理的波长测量系统装置,波长测量不确定度优于3×10-8,未见有优于该项技术指标文献报道”。项目研制仪器已应用于和创联合科技(北京)有限公司、北京方式科技有限公司以及合肥工业大学等企业和科研院所激光器的波长检测和比对测试。
[成果] 1800180500 上海
TH814.6 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:科氏质量流量计(科里奥利质量流量计)可以直接测量质量流量,是许多工业应用迫切需要的,是发展前景最好的流量计之一。在该项目立项之前,国内企业生产的科氏质量流量变送器均是模拟式的,即采用的是模拟信号处理技术和模拟驱动技术,测量准确度一般为0.2级,能够达到0.1级的很少;量程比较小,为12:1;当遇到气液两相流时,流量计就会停振,无法正常工作。由于国产科氏质量流量计的性能指标与国外产品的差距很大,所以,国内的科氏质量流量计市场基本上被国外产品垄断。国外产品技术保密,价格昂贵。 针对国内科氏质量流量计测量准确度不高、无法测量气液两相流等问题,该项目在信号处理方面,提出将带通滤波、格型IIR自适应陷波和计及负频率的DTFT算法相结合,用于U型管科氏质量流量计的信号处理;将基于拉格朗日插值的过零检测方法用于微弯型管和直管科氏质量流量计信号处理,解决了国内科氏质量流量计抗干扰能力差和测量准确度低的问题。提出突变信号模型,描述科氏质量流量计在启停流下的信号特点,提高算法的响应速度,满足测量频繁启停流量的需要。在驱动方面,提出正负阶跃信号交替激励科氏质量流量管的启振方法和基于MDAC和DDS的数字驱动控制方法,克服模拟式科氏质量流量计增益控制不灵活等缺点。在气液两相流测量方面,将数字式过零检测算法和数字驱动方法相结合,并采用BP神经网络进行修正,实现气液两相流测量。提出基于系数修正的标定方法,提高仪表准确度等级。基于DSP芯片研制数字式科氏质量流量变送器,实时实现上述方法和技术。 针对不同口径(10mm-200mm)、不同类型(U型、微弯型)的科氏质量流量计进行标定,测量准确度均达到0.1级,其中,对于U型科氏质量流量计,量程比达到20:1;对于微弯型科氏质量流量计,量程比达到40:1。该指标明显高于国产科氏质量流量计的性能指标,接近或者超过国际最领先的美国Micro Motion公司“U型科氏质量流量计量程比20:1,测量准确度0.1-0.05级;微弯型科氏质量流量计量程比15:1,测量准确度0.15级”的水平。研制的数字式科氏质量流量计测量气液两相流时,在7:1量程比范围,密度降达到25%时,校正后的最大测量误差小于±2%。该指标已经达到处于国际领先的英国牛津大学“在4:1量程比范围,含气量达到10%,最大测量误差小于±2%”的研究水平,而国内其它科氏质量流量计无法测量气液两相流。 获得发明专利10项;获得第十九届中国专利优秀奖、中国百篇最具影响国内学术论文、第二十届中国过程控制学术年会张钟俊优秀论文一等奖(仅1项)。 从2010年至今共销售7991台,收入1.84亿元,近三年销售收入1.1亿元,为国产品牌第一名,成功应用于石油、石化、化工、食品、医疗等行业,销往俄罗斯、美国、德国、巴西等国家以及国内胜利油田、长庆油田等七十多家单位。
[成果] 1900010403 辽宁
TP271.62 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:随着智能制造、航空航天和生物医学等领域中被控对象的规模日益复杂及对控制精度的要求日益提高,控制过程中连续(时间)动态和离散(事件)动态的耦合关系越来越明显。例如:被誉为现代工业“皇冠上的明珠”的航空发动机工作过程由启动、加减速和巡航等不同的连续动态过程组成,这些不同过程之间的转换形成了离散动态。连续和离散动态共同作用决定着整个系统的运行状态。如何正确描述、分析并控制这类复杂动态过程是近年来国际控制领域所关注的重要问题和研究热点。而传统建模方法不能准确描述和分析该类系统,故迫切需要发展连续和离散动态相结合的混杂切换系统分析方法及控制理论。 由于切换系统受连续动态和离散切换信号的耦合、切换不同步以及非线性等因素的影响,使得切换系统的动态行为极其复杂,导致切换系统的稳定性分析和控制变得异常困难。该项目针对上述难题开展十余年的系统深入研究,建立非线性切换系统分析方法,并实现了对系统的有效控制,取得如下创新成果: 非线性切换系统:系统地建立了不同切换规则下切换信号和控制器设计方法。突破Branicky多Lyapunov函数法的单调性限制,建立基于多广义类Lyapunov函数法切换系统稳定性的充要条件、无源性和L2增益分析方法及状态驱动切换控制器设计方案;提出模态依赖平均驻留时间切换概念及相应Lyapunov函数构造方法,建立切换系统基于时间驱动切换的新稳定性准则;建立基于Backstepping技术的任意切换下非线性切换系统控制器的设计方法。 具有时滞的非线性切换系统:提出了“切换时滞系统”的数学模型,基于驻留时间方法建立切换时滞系统稳定性准则;基于状态空间分割切换策略,构造了使切换时滞系统稳定的切换信号并提出控制器的设计方法,揭示了时滞现象与切换信号之间的相互作用规律。 基于切换方法的大时滞系统稳定性分析与容错控制:引入大时滞序列频率和大时滞序列比率的概念,建立基于切换技术的大时滞系统分析方法;针对受传输时滞影响的容错控制问题,建立基于切换技术的容错控制新方法。 8篇代表作7篇发表在国际控制领域顶级期刊IEEE TAC和Automatica, 8篇代表作SCI他引1204次,Google总引2525次,先后6篇入选ESI高被引论文,单篇SCI他引最高309次,单篇Google引用最高654次,获Automatica“Most Cited Article 2006-2010”奖1篇。成果得到10位国内外院士和50余位IEEE Fellow的正面评价,被评价为“重要成果(significant results)”、“先驱工作(pioneering researches)”,“率先提出(first introduced)”和“许多研究的基础(basis of many researches)”等。 第一完成人是长江学者特聘教授,第一和第三完成人获国家杰出青年基金,第四完成人获国家优秀青年基金及Elsevier高被引学者称号。瞄准国家重大战略需求,部分成果已应用于某两种型号航空发动机控制系统设计中,分别被评价为“提出的切换控制方法克服了某型号发动机控制系统鲁棒优化设计中的难题”和“为某型号发动机动态参数优化律的设计提供了重要的理论支撑”。
[成果] 1900010638 江苏
TP274 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:航空航天、电力、交通、通信、建筑等领域的重大设施和装备是国家安全、经济发展和人民生活的重要保障,可靠、实时地对其进行安全与健康状态智能化监测,及时发现安全隐患和扰动源,是亟待解决的世界性难题。 项目针对重大设施和装备健康监测中所面临的大尺度、长距离以及高温、高湿、高辐射等多种极端恶劣工作环境等状况,实现了重大设施和装备连续分布式监测技术的重大突破,还为探究重大设施和装备的损伤演化规律、失效机理以及寿命评估与预测提供了切实有效的技术支撑和理论依据。主要科学创新点如下: (1)基于单源单纤的多参量同步感测技术:提出了多机理融合方法,解决了同类技术不能够同时测量多种参量,从而无法准确获得多物理场耦合与互扰作用下被测量的难题,实现了基于单光源单光纤进行损耗、温度、应变、振动等多参量的同步感测。 (2)复杂环境下的光学背景噪声抑制与信号增强技术:揭示了多种光学背景噪声形成的机制,提出了超高消光比脉冲光合成、光源频漂实时补偿、偏振正交测量等多种噪声抑制技术,有效抑制了光举背景噪声对监测系统灵敏度的影响。同时,利用高速单光子探测技术,使光电探测灵敏度接近量子极限,极大提高了微小扰动事件的识别率。提出了基于人工微结构嵌入模式的传感光纤系统,极大增强了信号的强度,显著提升了监测系统的整体测量精度和带宽。 (3)“动态-分布式”扰动特征溯源技术:构建了表征重大设施和装备故障状态监测节点动态响应性能目标函数,提出了综合采用盲源信号分离、专家系统、模糊推理以及深度学习网络等智能化的辨识方法,并借助图模型获取不同传感节点扰动特征之间的关联机制,率先实现了对扰动源位置、强弱、频率和性质的准确判断和快速识别功能。 项目共获授权发明专利62项(含国际发明专利)、软件著作权7项、实审发明专利43项;共发表论文200多篇,其中SCI和EI收录160多篇,国际国内会议邀请报告30多篇,多家国内外著名期刊进行了专题报道,出版了国内外唯一1部连续分布式光纤传感技术著作。部分成果荣获了2006教育部技术进步一等奖、2010中国侨界(创新成果)贡献奖、2011教育部技术发明一等奖、2015吴文俊人工智能科学进步奖一等奖、第十届“发明创业奖•人物奖”、2017江苏省科学技术一等奖等。获得了“具有原创性”、“创新性强,技术上达到了国内领先、国际先进水平”、“填补了国内空白”、“该技术的问世,为行业内连续分布式监测提供了优良的解决方案”等专家和用户的高度评价。 已采取专利技术转让、委托开发、授权使用等方式在诸多领域得到了应用和验证,获得了用户的充分肯定。近三年累计新增产值3.34亿元,新增利润9581万元,节支869万元。共培养博士后6名、博士生28名、硕士生156名。
[成果] 1800140037 上海
TG82 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:接触角是角接触球轴承的一个关键参数,是衡量轴承性能的一个重要指标。对于航空、航天惯导用精密轴承、电动主轴用的角接触球轴承,特别是配对用轴承,其接触角度值的大小及一致性,将直接影响到整个轴系的刚度、旋转精度以及使用寿命。所以接触角测量的准确性将直接影响角接触轴承的可靠性。国内使用轴承接触角测量仪来检测轴承的接触角,但这些轴承接触角测量仪没有自带的校准系统,这就无法确保轴承接触角测量仪能溯源到国家标准;而国内也没有标准的轴承接触角测量仪的校准规范,从而影响接触角测量的准确性。该项目主要研究轴承接触角测量仪的校准技术及其测量不确定度的评定,解决接触角的量值溯源问题。 通过该项目的实施,该公司成功进行了样机的研制,开发了校准系统软件,从测量仪的精度、轴承本身、测量过程、认为因素等方面进行综合分析并量化影响因素,得出接触角测量不确定度的主要影响因素,并对主要因素加以控制,以此为基础,针对国内外对微型角接触球轴承的测量仪,克服了传统测量仪传动误差大、精度低、重复性差的缺点,最终提高接触角的测量精度。对角接触球轴承测量装置校准技术研究和测量不确定评定,解决了接触角的量值溯源问题。并会同归口单位起草制定了《轴承接触角测量仪校准规范》以及《滚动轴承 角接触球轴承 接触角测量方法》,填补了行业空白。
[成果] 1800290090 湖北
TP212.9 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:项目根据LNG水上加气站风险识别和评估的结果,结合LNG本身的理化性质、作业方式和可能导致的事故类型,选用合适本质安全传感器,研制可实现对于主要风险要素进行监控的硬件平台,同时采用无线通信方式,实现生产管理相关部门对水上LNG加气站进行实时安全监控。该监控系统分为五大部分,有:温度光纤监控系统、TDLAS甲烷泄漏传感器、船舶入侵AIS监控电子围栏系统、船舶入侵图像监控系统、LNG工作无关人员入侵图像监控系统,各个系统将监控的关键数据传输到监控总平台,根据各自的监控原理和数学模型对监控的内容进行分析处理,得到预警或报警,并将数据传输到总平台,总平台根据各监控系统传输来的数据,进行汇总,并且根据声光的形式报警,并将各系统的监控数据利用TCP/IP传输到海事监控系统,海事监控系统根据相关数据进行处理。技术路线如图所示。①利用光纤温度传感器对环境进行监控,具有安全可靠,多点布控,全范围立体监控;②TDLAS甲烷传感器对于LNG泄露本质安全监控,避免化学和半导体传感器的气体中毒而时效,减少大量的校准工作,提高了传感器的可靠性;③利用视频和AIS技术对船舶入侵进行监控,建立虚拟电子围栏,保证不同能见度气候条件下,危险区域的监控。
[成果] 1800180042 上海
TP271.62 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:该项目研究内容属于控制理论与应用的核心关键问题。随着信息与物理系统的深度融合,现实工程系统中广泛存在网络化关联,如智能电网、车联网与物联网等,形成了一类特殊的网络化测控系统。此类系统的动态性能与网络环境和拓扑结构等直接相关,“传感-控制-驱动-被控体”间的因果关系也变的异常复杂。为支撑智能电网、智能制造等国家重大发展需求,迫切需要发展网络化测控系统分析与控制的新理论与新方法。 项目组通过密切合作,在面向资源受限的事件触发通信机制、利用网络与系统特征的性能分析、网络化干扰抑制与协同控制三方面取得重要突破,围绕智能制造等国家重大需求,形成了一系列原创性成果。主要创新点如下: 1)发现并揭示了“通信机制-网络性能-控制性能”间的关联机理,率先构建了基于离散点比较的事件触发通信机制,提出了基于虚拟采样技术的建模理论,建立了有效应对网络不确定因素影响,并保证期望测控性能的理论体系。 2)揭示了随机分布网络时延对系统性能的影响机理,首次提出了基于示性函数的网络时延概率分布依赖型统一建模方法,开辟了处理小概率大时延问题的描述与分析新思路;创新提出利用网络特征的Lyapunov泛函构造与分析方法,克服了传统分析方法计算效率低、保守性大的局限。 3)创新提出网络化非线性系统非同增益子系统干扰抑制新方法,突破了传统方法依赖前件同步假设条件的壁垒,解决了国际学者提出的如何设计网络化非线性控制器的挑战性难题;建立了通信与控制协作设计的理论体系,实现了网络资源与控制性能联合优化研究的新突破。 8篇代表作SCI他引725次(其中7篇为ESI高被引论文),Google他引995次。出版国内首部系统阐述网络控制的专著(科学出版社)、事件驱动通信与控制专著(Springer)。代表作获模糊集与系统期刊Highly Cited Research奖、中国百篇最具影响国际学术论文。成果被11位各国院士、20多位IEEE Fellow正面引用与评价。如:俄罗斯科学院院士J. P. Richard将提出的离散事件触发控制归为国际上四种动态采样控制之一;提出的分析方法被国际学者命名为“Peng-Park’s IntegralInequality”,并直接应用;加拿大皇家学会院士W. Pedrycz教授指出申请人提出一种新的非线性控制方法,具有重要作用“play an important role”。 项目团队中1人入选教育部长江学者,1人入选上海市东方学者、东方跟踪计划及上海市优秀学术带头人,2人连续4年入选Elsevier中国高被引学者,担任IEEE会刊等多个国际期刊的AE。成果形成授权发明专利5件,软件著作权7件,部分成果在西山焦煤(集团)股份有限公司、南京国网电瑞继保股份有限公司、上海宝钢等企业得到成功应用与验证,为提高智能制造中的网络化测控水平、促进生产效率提升做出了重要贡献。
[成果] 1800150264 河南
TP274 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:1、主要研究内容: 中国是四大文明古国之一,拥有璀璨多姿的历史文化。华夏祖先留给课题组无数的文化瑰宝,如:敦煌莫高窟、麦积山石窟、洛阳龙门等世界文化遗产。但这些具有重大历史价值的塑像、佛坛等文物正面临自然和时间的无情挑战,不断受到降雨、潮湿、震动、风化、地质变迁的伤害,这些微环境的变化使得许多文物已出现沉降、倾斜等位移病害。如何实现文物细微位移的监测与预警,对世界文化遗产实施预防性保护,已成为华夏子孙的历史责任。 战略支援部队信息工程大学在长期技术积累的基础上,依托国家863计划重点项目“高频段无线链路技术研究”、国家自然科学基金项目和河南省科技攻关计划项目,联合军事科学院国防工程研究院、敦煌研究院、麦积山石窟艺术研究所等三家国内无线监测和文物保护领先团队,针对敦煌莫高窟、麦积山石窟和洛阳龙门等世界文化遗产地的塑像、佛坛等文物的沉降与倾斜问题,开展了文物位移高频段无线监测技术研究,并于2014年12月在国内首次研制出“世界文化遗产文物位移高频段无线监测预警系统”。系统通过阵列天线接收高频段无线电磁信号,测量信号传播时延和到达角度,进而实现文物位移(沉降、倾斜)的监测与预警。研究成果可广泛应用于文物位移监测及风险评估,为建成中国文物保护体系提供有力技术支撑,对世界文化遗产保护具有重大现实意义。 通过研究,主要在五个方面取得创新成果: 1)提出基于矢量化差分相位的单分布源洞窟塑像倾斜角度测量技术,解决了洞窟塑像倾斜的预防性保护难题,填补了洞窟内单分布源测量技术领域的空白; 2)提出基于对称旋转不变的多分布源洞窟佛坛倾斜角度测量技术,解决了横向宽度大、造型复杂的多分布源角度测量难题,填补了文物保护中倾斜病害多点测量预警技术领域的空白; 3)提出基于重要性抽样时延估计的洞窟塑像沉降距离测量技术,解决了洞窟塑像自身沉降数据难以直接获取问题,为文物沉降预防性保护提供了新方法; 4)提出基于哈达玛扩展空间的露天塑像沉降距离与倾斜角度联合测量技术,解决了露天环境稀疏多径条件下的塑像沉降距离与倾斜角度联合测量难题,为文物位移监测提供了新思路; 5)提出基于微环境监测数据的文物位移病害评估方法,为系统的测量精度、测量周期、阈值设计机制提供了支撑,具有重要的理论和工程应用价值。 基于以上研究成果,项目提出了合理可行的文物位移高频段无线监测方法,可广泛应用至文物位移病害预防性保护领域。 2、应用推广及效益情况: 项目研究成果应用于敦煌莫高窟、麦积山石窟和洛阳龙门等世界文化遗产地,实现了对塑像、佛坛等文物沉降距离和倾斜角度的精确测量,对文物细微变化规律与趋势的分析发现,对文物位移病害的预警,为文物保护赢得了宝贵时间,有效减少了因沉降和倾斜造成的文物损坏、损毁事故,发挥了巨大的社会效益。该成果在其它世界文化遗产地的文物保护中具有重大的推广应用价值。 3、论文及授权专利情况: 结合项目研究成果,发表学术论文17篇,其中SCI检索论文11篇(JCR二区SCI论文4篇),EI检索论文1篇,中文核心期刊的论文4篇;取得国家发明专利3项。
[成果] 1800180292 上海
TP277 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于石油化工领域,涉及硫回收反应动力学研究、催化剂寿命预测模型与硫磺回收装置远程诊断系统的开发。 硫磺回收装置是石油化工和煤化工装置中的基本单元,主要用于处理化工过程中产生的含硫酸性气体。近年来国家环保法规日趋严格,在满足国家环保要求的同时提高硫磺回收装置的硫回收率,从而提升生产企业经济效益尤为重要。且随着炼油下游装置快速发展,大量新工艺、新技术、新装置不断涌现,然而科研设计单位对硫磺装置运行情况的掌握比较滞后,无法对催化剂使用情况进行检测及寿命评估,不能对装置腐蚀情况进行有效监控,也无法进行在线诊断及实时技术服务,亟待开发相应的远程技术服务平台。 该项目基于Claus硫回收反应动力学和催化剂寿命预测模型的研究,开发了硫磺回收装置的技术分析与远程诊断系统,实现了装置的远程监控和实时诊断。主要技术创新成果如下: (1)基于硫回收反应过程分析和反应动力学实验,构筑了工业Claus反应器中脱硫反应的反应动力学模型,并将其嵌入硫磺回收装置的远程诊断系统,实现硫磺回收装置中反应情况的实时把控; (2)采用多层前向神经网络模型,建立了催化剂寿命的预测模型,能够准确预测硫回收催化剂及尾气加氢催化剂的使用寿命; (3)开发了硫磺回收装置的技术分析与远程诊断系统,能够直观地反映装置总体运行情况,实现硫磺回收装置的远程监控与实时诊断。远程诊断系统显示,各应用厂家硫磺回收利用率达到99.96%以上,尾气含硫化物排放量低于250mg/m3,远低于国家标准400mg/m3。 硫磺回收装置的远程诊断系统作为数据获取和信息管理的一种渠道,不仅实现对装置的远程监控,而且通过对数据的分析,实现硫磺装置的日常及异常分析,为装置的日常诊断和专家会诊建立了流程管理和结果管理工具,并实现企业生产的在线管理和优化,提升了硫磺装置的整体运行水平。此外,硫磺装置作为环保类装置,远程诊断系统能够实时监控硫化物的排放,对超标排放进行报警,保证排放达标。 该技术已在中石化系统推广,应用于26家企业的硫磺回收装置中,提升了中石化硫磺回收装置的整体运行水平。近三年累计新增产值1095293.29万元,新增利润679478.13万元,新增税收87566.56万元,为企业节支14465.94万元。该成果已获国家发明专利5项,发表学术论文7篇,推动了国内大部分硫磺回收装置的技术进步,产生了显著的经济效益、社会效益和环境效益。
[成果] 1800130463 北京
TM921.51 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:以模型预测控制和滑模控制为代表的非线性控制理论具有原理简单、多变量控制、动态响应快和抗扰能力强等优点,在交流电机控制中得到了广泛关注,其中模型预测控制更是被誉为下一代高性能交流电机控制方案。该项目围绕模型预测控制和滑模控制在高性能交流电机变频系统中的关键理论和科学问题进行长期深入研究,取得一系列原创性成果。 主要科学发现包括: 1)突破了传统有限状态集模型预测控制(MPC)的理论局限,提出并建立了双矢量MPC、广义双矢量MPC、三矢量MPC和开关点优化MPC等一系列创新方法,相比传统MPC仅需一半的采样频率就可以使转矩脉动平均降低达56%,同时开关频率恒定且比传统MPC更低,有效解决了传统MPC稳态性能差和变开关频率等缺点。 2)提出无需权重系数的低复杂度统一多矢量MPC,通过选择定子磁链矢量为控制变量和对可能的矢量组合进行优化,有效消除了传统方法中繁琐的权重设计,并且将候选矢量组合从原来的25个减少到3个,在显著降低系统计算量和调试工作量的同时减小了转矩脉动和电流谐波,为MPC在实际应用提供了新型解决方案。 3)针对交流电机无速度传感器运行,提出不含转速信息的新型增益矩阵,在任意初始估计转速下都可快速收敛,降低了转速估计误差对观测变量精度影响,实现了无速度传感器下电机掉电后快速平稳恢复闭环运行。 4)针对三电平变换器在满足电路拓扑约束(矢量优化选择、电压跳变和中点平衡)下实现高性能电机闭环控制的难题,从矢量表优化和新型矢量序列的角度出发提出了两种有效解决方案,系统可以无速度传感器稳定运行在6r/min。 5)提出扩展滑模扰动观测理论并揭示了其等效低通滤波原理,为实现有效观测的同时抑制滑模抖振提供了理论支撑;首次从滑模趋近律的角度阐明抖振产生机理,并构建了变指数、终端吸引等多种新型滑模趋近律,突破了滑模抖振与动态特性间的相互约束关系,形成了基于变速趋近律的滑模抖振抑制理论体系,并基于此提出一系列具有强抗扰性的滑模速度控制方法。 项目组在交流电机非线性控制领域的研究得到了国内外院士和IEEE Fellow的多次正面引用,共发表SCI论文40篇(一区论文28篇),SCI他引768次,获授权发明专利3项。10篇代表作SCI他引273次,其中ESI高被引论文3篇,单篇论文最高SCI他引67次。项目组成员应邀担任多个国际会议的技术委员会成员、大会专题讲座报告人和国际期刊的客座编辑等,发表的论文和著作多次获得国际期刊和会议最佳论文奖、出版社图书内容质量奖等奖励。
[成果] 1800180261 上海
TP277 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:随着中国高速铁路网络飞速发展与列车运行密度日益加大,传统的人工巡道铁路设施安全检测作业方式已无法满足实际运营需求。该项目以实现高速铁路设施的高精度智能故障检测为目标,攻克了小样本深度学习、多源数据融合、动态激光视觉测量等重大技术难题,研制了一套综合的智能故障检测系统,解决了现有故障检测系统普遍存在的精度不足和不易部署的难题。取得的主要创新成果如下: 一、提出了“数据-算法-任务”有机融合的系统化解决思路,针对铁路设施场景多样、模式复杂的特性,形成了一套从数据采集到算法创新的铁路设施故障检测解决方案,大幅提高了故障发现能力,为铁路运输提供了重要的安全保障。 二、提出了基于鲁棒对比损失函数优化和神经网络模型结构优化等算法的小样本深度学习技术,构建了铁路固定设施故障图像检测分系统,解决了轨道扣件、电务线缆以及接触网高精度故障检测技术难题,检测精度达到80%,处理效率是人工巡检的30倍。 三、提出了基于多通路神经网络模型的多源数据融合分析等算法,构建了动车组车辆部件故障图像检测分系统,实现了车体裙板、车体连接处等故障部件快速发现,解决了动车组车辆部件表面因水渍、污渍、粉笔字等状态变化的影响引起的故障误检技术难题,检测精度超过85%,比传统基于单源图像数据的技术提高4倍以上。 四、提出了基于边界连通分析与深度神经网络的激光条纹语义分割算法,构建了轮廓高精度激光视觉测量分系统,实现了对钢轨断面的垂直磨耗、侧面磨耗和车轮外观尺寸的精确测量,解决了室外场景列车动态测量条件下高扰动与噪声引起的测量偏差难题,钢轨测量最大偏差低至0.2mm,车轮测量最大偏差低至0.6mm。 该项目获授权国家专利55项,获软件著作权9项,在IEEE Transactions on Image Processing等重要期刊和会议上发表论文百余篇,20篇核心论文中18篇被SCI/EI收录。提出的图像识别等技术在美国国家标准局主办的TRECVID等权威算法评测活动中多次排名第一。相关技术通过了中国铁路总公司等单位组织的技术评审和北美权威检测机构TTCI的论证,结果表明固定设施故障检测等技术达到国内领先水平,轮廓高精度激光视觉测量技术达到国际先进水平。查新表明系统在小样本深度学习、多源数据融合、动态激光视觉测量方面具有创新性,国内外均未发现相同技术报道,项目填补了高速铁路设施故障检测领域的多项技术空白。 该项目自2011年5月在上海铁路局等十几家路局投入应用以来,已经取得了很好的经济效益和社会效益。2014年起,系统被推广应用到神华集团下属的朔黄等重载货运线路以及北京、广州等地的多条地铁线路。2016年用于支持肯尼亚铁路建设,随大型检测设备出口海外。2015至2017年,该项目累计新增产值约12.4亿元,新增利润约3.3亿元,新增税收约1.4亿元。
[成果] 1800140004 安徽
TH814 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:涡街流量计具有无机械可动部件和能测量多种介质等优点,被广泛应用于流程工业中,是国际上主要的流量仪表产品之一。但是,涡街流量传感器(大多采用压电传感器)是一种基于流体振动原理的传感器,在立项时,国内外没有解决涡街流量计抗强振动干扰、数字信号处理方法无法用低功耗单片机实时实现这一难题。然而,工业应用现场的管道振动是普遍存在的。与此同时,量程比受限、不能测量小流量也是涡街流量计研制中的技术难题。 针对强周期振动干扰,该项目建立涡街流量传感器输出的流量信号、周期振动和同频信号的数学模型;基于国内普遍采用的单传感器结构,分别提出数字滤波结合自相关、噪声模板结合互相关和基于频率方差的方法;设计双传感器结构,提出频域相减结合频率方差的双传感器抗振算法。针对强瞬态冲击振动干扰,该项目建立涡街流量传感器输出的瞬态冲击干扰的数学模型;分别提出基于数据替换和分段卡尔曼滤波的方法。为了用低功耗单片机实时实现上述抗振数字信号处理方法,该项目采用复数FFT计算实数FFT、汇编语言编写关键技术等方法降低存储空间和运算量;采用频谱校正方法提高测量精度;提出两级缓冲方法加快工况改变时系统的响应速度。 该项目研制的产品一般能抵抗0.6mm的低频周期振动干扰和2.0g的高频周期振动干扰,该项指标优于国际领先流量仪表企业日本横河公司“对于一般的管配条件,典型的抗振等级为1g”的水平。当1s内的冲击次数不超过4次,该项目研制的产品能正确显示流量的频率,而国内外的涡街流量计产品尚未提到具有抗强瞬态冲击干扰的能力。该项目研制的产品测量液体的准确度为0.5级,测量气体的准确度为1.0级,达到或者超过日本横河公司“液体的测量精度为0.75级(一定范围内,精度能达到0.5级),气体的测量精度为1.0级”的水平。 获得授权发明专利10项、受理并公开发明专利5项;发表国内外论文48篇及专著1本,其中,论文被SCI收录9篇,被EI收录15篇,被他人正面引用826次。 该项目产品已成功应用于冶金、化工、电力、市政环保等行业的几百家企事业单位,销量逐年增加。近三年共销售涡街流量计4123台。销售额为国产品牌的前3名。 该项目解决了涡街流量计抗强振动干扰这一国际性的难题,实现了国产涡街流量计从模拟式到数字式的技术跨越、从普通工况到复杂工况的应用跨越、从低端到高端的产品跨越,极大地增强了国内涡街流量计生产厂家的竞争力,打破了国外产品在中高端市场的垄断,迫使国外产品降价。
[成果] 1800220310 安徽
TP212.9 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:该项目针对水环境体中痕量污染物的快速识别与探测,开展了高密度活性位点和高选择性传感响应的纳米结构传感器设计和调控研究,取得了多项具有创新性和系统性的研究成果,主要发现点如下: 1、提出了表面诱导分子印迹纳米结构高密度增强传感活性位点新策略提出了表面诱导电聚合分子印迹在纳米结构表面构建高密度传感活性位点的概念,极大地提高了纳米结构三维空间上高亲和力印迹活性位点的数量和识别效率,构筑了系列表面诱导分子印迹纳米结构传感器,实现了水体中痕量污染物的高选择性快速检测。研究成果之一被《Anal. Chem.》审稿人认为“该工作是一项优秀和重要的研究工作”,西班牙Arben Merkoçi教授撰写的《Chem. Rev.,2012, 112, 5317》综述中完整引用该成果技术原理的示意图,并被高度评价“该传感器不仅增强了信号的传输而且增加了质量传输,解决了传统传感器的普遍存在的不足”。 2、揭示了有机-无机杂化纳米结构增强选择性传感响应机制提出了有机分子功能化无机纳米结构增强选择性传感响应的思想,将传统探针技术与纳米技术相结合构建了系列具有高密度传感响应位点的有机-无机杂化纳米结构,揭示了有机-无机杂化纳米敏感界面传感响应机理和增强机制,阐明了其选择性敏感识别规律。部分研究成果发表在《Sens. Actuators B, 2013, 182, 382-389》及《Electrochim. Acta,2015,153, 12–18》等主流传感分析期刊上,美国威斯康星大学Gunasekaran, S.教授认为“高亲和力CySH功能化纳米材料是一个可靠的增强富集和选择性检测目标金属离子的途径”。 3、阐明了金属-有机纳米孔MOFs结构-敏感识别构效关系和响应机理。提出了利用三维多孔MOFs结构高选择性吸附能力增强敏感活性位点的思路,揭示了富含活性基团的MOFs孔结构和活性位点构效关系及传感响应机理,阐明了活性孔结构和选择性敏感识别的依赖关系,设计和构筑了多个MOFs结构纳米传感器,实现对水环境中痕量污染物选择性检测。工作研究成果发表在Chem. Commun (2016, 52, 8475)等主流期刊上,论文评审人认为“该项研究成果很新颖,将引起广大研究者的兴趣”。 综上所述,课题组围绕构建拥有高密度活性位点和高选择性传感响应的纳米结构传感器,相关研究成果在Anal. Chem等分析化学类SCI期刊上共发表论文29篇,8篇代表性论文的SCI他引366次,单篇最高SCI他引157次。“淠史杭罐区“六大水库”水源监测系统及水污染防治技术研究”通过省级成果鉴定,获得六安市科技进步二等奖1项,获得六安市人才奖项3项。
[成果] 1900010415 浙江
TP273 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:实际工业控制系统的输入/输出、状态和动态性能常常因装备、工艺、原料及安全等因素受到限制,同时控制器在数字化实现过程中还存在精度约束,传统的控制理论和方法往往无法满足实际工程设计和性能需求,因此面向受限系统的鲁棒控制理论与技术研究具有十分重要的理论意义与应用价值。 在国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金创新研究群体项目和若干其他基金项目资助下,由师生关系自然形成的团队经过20余年深入、系统的研究,针对系统采样/执行器故障受限、性能约束和控制器精度有限等问题,提出了复杂受限系统的鲁棒性分析与综合设计理论及方法体系,主要包括以下研究成果: 1.采样/执行器故障受限下的时滞系统鲁棒稳定性分析与控制:针对采样受限问题,通过利用采样诱导时滞的锯齿形结构特性,给出了时滞采样系统的状态在采样区间与采样时刻之间的代数关系,提出了保守性极小的采样控制器设计方法,极大地提升了系统闭环性能。针对执行器故障受限问题,引入离散时间Markov链描述随机故障,提出了具有随机故障离散时滞系统的模态-时滞双依赖可靠控制器设计方法,有效提升了系统的可靠性和控制性能。 2.基于性能约束映射的受限系统分析与综合:针对系统动态性能受限问题,提出了基于区域极点配置的部分参数依赖型Lyapunov函数方法,实现了性能与计算量之间的平衡。针对Markov跳变系统的非同步性能约束滤波问题,提出了基于非齐次Markov链的非同步滤波器设计方法,完全覆盖了传统的模同步与模独立滤波器设计方法,从而在统一的框架内实现了Markov跳变系统的性能约束滤波器设计。 3.有限精度约束下的弹性鲁棒控制系统分析与综合:针对数字控制器精度受限问题,提出了基于特征向量投影共线的弹性控制器的解析设计方法;在统一的“结构化不确定性”框架下构建了协调鲁棒性、弹性和输入/输出性能的综合问题,分别提出了弹性控制器的快速迭代和交叉迭代设计方法;提出了基于鞍点搜索的弹性控制器优化问题的数值求解方法,以获取全局最优解。 该项目的8篇代表作均发表在《IEEE汇刊》和《Automatica》上,其中6篇为ESI高被引论文。代表作被SCI他引814次,单篇最高被SCI他引220次,2篇论文分别入选2013年和2014年中国百篇最具影响国际学术论文。该项目的成果得到了包括多位国家级院士在内的著名专家的引用和正面评价,曾获得教育部2015年度自然科学一等奖。该项目第一完成人是国家杰出青年科学基金和创新研究群体项目获得者,教育部长江学者特聘教授,国家万人计划创新领军人才。第二完成人是浙江省杰出青年科学基金获得者,在2014年到2016年连续三年入选爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。第三完成人是国家杰出青年科学基金和创新研究群体项目获得者。主要完成人(前三名)均入选2017年科睿唯安“全球高被引科学家”榜单,表明了该项目在国际同行中的学术水平和影响力。
[成果] 1800230045 天津
TP216 应用技术 通用仪器仪表制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于仪器仪表领域。智能感知是“中国制造2025”十大领域的重要支撑,在《国家中长期科技发展规划纲要》中被列为重点方向之一,也是《河北雄安新区规划纲要》中新一代信息技术产业的发展重点。形貌精密测量是实现智能感知的主要内容之一,在智能制造、“互联网+”和智慧城市等方面具有不可替代的作用。在国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才项目、教育部科学技术研究重点项目、河北省自然科学基金、河北省高等学校高层次人才项目和河北省高等学校科学技术研究重点项目等课题的支持下,开展了基于多光通道条纹的形貌精密测量关键技术的研究,并在企业实现了应用。 主要技术发明点如下: 1.发明了基于并行多光通道正弦条纹的三维形貌测量新方法,利用红、绿、蓝和红外光通道同时投影和采集技术,获取漫反射物体表面或场景的四组变形条纹。理论推导了相位、系统结构参数与深度之间的关系,在此基础上实现了系统的现场、快速、高精度标定。该技术可应用于动态物体表面和复杂场景三维形貌的快速测量,被英国皇家工程院院士Jane Jiang爵士和中国工程院院士叶声华教授评价为“重大技术突破”。 2.发明了一种非均匀条纹数字投影新技术,根据测量系统的结构参数编程产生纵向分段非均匀正弦条纹,建立了相位和深度间的线性关系;以相位和深度的线性公式代替逐点多项式系数查找拟合运算,实现了三维测量系统全场标定;通过投影和成像同光轴关系,标定并修正了投影镜头畸变,实现了三维形貌数据的精密测量。 3.提出直接相位测量偏折新原理,研制了相应的测量系统,实现了非连续反光面的快速全场三维测量。建立两个显示屏上的相位信息和测量深度间的关系,直接获取非连续反光面的三维形貌数据,以此代替梯度积分的形貌恢复。通过直接相位测量偏折模型的建立与研究,揭示了系统结构参数对精度的影响机理。 科技查新结果表明:发明点一“国内外未见其它与该查新委托项目以上主要技术特点完全相同的文献报道”;发明点二、三“在国内外公开发表的中英文文献中,未发现同时与该项目查新点内容完全相同的文献报道”。授权国家发明专利16项、实用新型专利2项,发表期刊论文20篇,受邀在国内外会议、高校及研究机构做主题报告10余次。第一完成人2012年被授予教育部新世纪优秀人才,2016年被授予欧盟玛丽•居里学者。
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