工程设计训练及生产实习报告写作规范供参考.docx
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工程设计训练及生产实习报告写作规范供参考
工程设计训练及生产实习报告写作规范
(供参考)
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“工程设计训练报告”与“生产实习报告”为黑体三号字,均居中,段前1行,段后1行,行间距固定值20磅。
正文第一级标题为黑体四号字,段前0.5行,段后0.5行。
第二级标题为黑体小四号字,第三级标题为黑体小四号字,若采用第一种序次(一、
(一)、1……)为靠左顶格,若采用第二种序次(1.、1.1、1.1.1……)为靠左顶格。
每章节不需另起一页。
图应有图名、图号,均为宋体五号字,居中,列在图的下方,均是行间距为固定值20磅。
表格应有表名、表号,均为宋体五号字,居中,列在表的上方,均是行间距为固定值20磅。
公式书写应另起一行,公式内容居中,公式后应注明序号,均为靠右对齐,TimesNewRoman五号字。
公式书写采用Mathtype。
参考文献的内容中文为宋体小四号字,英文为TimesNewRoman小四号字,左顶格,行距均为20磅。
报告模板(供参考)如下页所示
自动化学院
工程设计训练及生产实习报告
学院
专业
班级
学号
学生姓名
指导教师
学期
第七学期
完成日期
工程设计训练报告
1.引言
多机器人系统已成为机器人研究领域的热点,主要是因为与单机器人系统相比,它能更快更有效地完成特定任务.多机器人的编队控制是当前该领域的研究热点.多机器人系统的编队运动具有很多优点,它可降低系统的成本,通过为系统提供冗余等方法增加系统的鲁棒性和有效性.在小的人造卫星系中,编队还有助于减少燃料消耗量,扩大卫星的感知范围。
在多机器人系统编队控制领域,针对不同的应用场合,许多文献提出了多种控制器设计方法大体上可分为leader-follower法、虚拟结构法、基于行为法和基于图论法等。
有限时间控制系统因具有良好的鲁棒性能和抗扰动性能而受到了广泛关注。
在控制系统的性能指标中,收敛性能是特别关键的一个指标。
但是,在绝大多数控制设计方法得到的结论是:
闭环系统最快的收敛速度是指数形式,无法得到更好的收敛性能。
从控制系统时间优化的角度来看,使闭环系统的有限时间收敛的控制方法才是时间最优的控制方法。
研究表明,由于有限时间控制器中带有分数幂项,使得有限时间闭环控制系统与非有限时间闭环控制系统相比,具有更好的鲁棒性能和抗扰动性能[1-3]。
所以对于有限时间控制技术在近年来引起了人们的广泛研究。
2.多机器人协调控制方法介绍
多机器人系统是在单机器人系统的研究基础上,重点研究多机器人之间的协调工作机制,使之能提升更高的应用领域[4]。
虽然多机器人的编队控制已经随着时间在科研工作者的研究下,产生了很多优秀的控制理论,在这里主要介绍其中三种多机器人对性控制策略。
2.1人工场势法
机器人群组中的成员相互之间既存在着吸引力,也存在着排斥力,吸引力是将机器人拉到群组中,排斥力是将机器人排斥出去。
两种吸引力与排斥力综合作用于群组中的机器人,合力使得机器人编队得以接近甚至达到理想编队。
该方法最早在文献[36]中被提出,方法使得系统与环境之间形成了交互作用,近似于控制理论中的闭环控制,增强了系统的自适应能力、避障能力以及实时控制性,并且计算过程相对简单。
但是人工势场法[5]也存在一些缺陷,由于其在计算过程中可能存在一些局部极值点,该点并非一定是起点或者终点,这种情况下机器人很可能陷入局部最优陷阱,具体表现为当机器人遇到几个很近的障碍物时,不能发现可行路径,可能表现为在障碍物附近等幅震荡,在设计过程中,如何寻找合适的势场函数,是该方法的核心难点。
2.2基于行为法
多机器人控制系统各个成员采取基于行为的结构作为体系。
基于行为法[6]的核心思路是分别定义机器人的一些期望的基本动作,包括向既定目标点运动、形成并保持队形、躲避障碍物以及躲避临近的机器人个体等。
机器人能够利用自身所具备的各种传感器,来测量周围环境及自身的一些信息,这可以使得机器人在与环境的信息交互中适应环境,及时准确的调整自身的运动速度与方向或者改变相关传感器的状态。
基于行为法本质在于通过一定选择策略,综合之前各种行为的输出,及时将综合之后的结果反馈作为当前的行为输出。
到目前为止,基于行为法的选择策略主要有以下几种:
1)模糊逻辑法:
该策略是基于事先制定的一种模糊判断规则综合之前各输入行为的输出,来确定当前机器人的行为输出。
2)加权平均法:
就是针对每个行为设置重要性的不同,来相应的设置不同的权值,以对应的权重和与之相关联的各行为的输出向量相乘,最后叠加矢量和。
3)行为抑制法:
根据机器人各种行为的优先级别,来对各种行为排序。
优先级高的作为各机器人的输出,优先级低的行为暂时被抑制。
2.3领航者-跟随者法
领航者-跟随者方法[7]针对的应用对象就是多机器人的编队控制,包括队形形成与队形追踪。
其基本思想是:
在整个机器人系统中,选取一定数量的机器人作为领航者Leader,其它的机器人作为跟随机器人Follower,二者在结构上属于互补角色。
领航者作为Leader,决定着整个系统的行进路线,剩余的跟随者Follower则按照既定的规则,以一定的位姿状态来跟随领航机器人,二者各有分工,相互结合起来,以此来保持一定的整体队形。
从连接形式的角度来对领航者法划分的话,该方法又可以细分为两种:
集中式领航者法和平行式领航者法。
前者指的是整个系统既可以指定一个机器人为领航者也可以指定几个机器人作为领航者,但是被指定为领航者的机器人只能是领航者,也就是说,当某个领航机器人如果失效的话,整个机器人系统的编队就不能完全准确了。
而平行式领航者法则改进了这一缺陷,平行式领航者法指定两个或两个以上的机器人为领航机器人,它们各自既是领航者,也是彼此的跟随者,这就保证了在有个别领航机器人出现意外不能工作的时候,整个机器人群体还能够正常完成编队,能够正常维持特定的整体队形。
3.有限时间控制器
由于有限时间控制方法的优点明显,近年来关于有限时间控制的应用研究越来越多。
有限时间控制的应用主要包括以下几个方面:
混沌系统的有限时间镇定和同步,空间飞行器姿态的有限时间镇定与跟踪,多智能体一致性的有限时间控制和永磁同步电机的有限时间控制等,接下来就介绍几类典型系统的有限时间控制。
3.1混沌系统的有限时间镇定和同步
混沌控制由于在保密通信中具有潜在应用价值近年来,受到了很多关注.与此同时,有限时间控制方法在混沌系统的镇定与同步控制方面也得到了一些结果.文献中的齐次有限时间控制器设计方法,给出了Duffing系统和Lorenz系统的有限时间同步控制器.上述结果都假设系统参数已知考虑了系统部分参数未知情况下的有限时间控制.此外,还考虑了永磁同步电机中的混沌有限时间控制问题。
3.2空间飞行器姿态的有限时间镇定与跟踪
空间飞行器姿态控制系统是具有强耦合的非线性控制系统.在空间飞行器执行任务的过程中,由于燃料消耗导致飞行器质量的变化,或姿态的快速机动等性质,往往会引起姿态控制系统中参数的变化。
此外,在高空环境中各种干扰力矩的存在,对姿态控制系统的性能也有着重要的影响。
因此,设计具有良好鲁棒性和抗扰动性能的姿态控制律十分必要。
有限时间控制可使得闭环系统具有良好的鲁棒性和抗扰动性能,因此空间飞行器姿态的有限时间控制问题也引起了人们的关注.利用终端滑模控制方法[8-9],考虑了刚体飞行器姿态的有限时间控制问题但基于终端滑模控制技术得到的控制器是不连续的,会引起系统颤动现象。
3.3多智能体一致性的有限时间控制
多智能体的一致性问题[10]是指,空间分布的智能体在没有全局通信的条件下,个体之间通过局部的相互耦合作用而达到系统状态一致。
目前,在已有文献中大部分的结果都是关于渐近一致性的结果。
从时间优化的角度来看,若能在有限时间内使得多智能体状态达到一致性,则是时间最优的控制结果.关于多智能体的有限时间一致性控制问题,已经引起了一些学者的关注。
4.有限时间稳定性的定义
关于自动控制系统稳定性分析,一般都考虑如下系统:
(1)
其中:
是定义域U到n维空间中的一个连续函数。
若系统满足局部Lipschitz连续性,则系统的稳定性是指传统意义上的稳定性[11];若系统连续但不满足局部Lipschitz连续性,则系统的稳定性是指强稳定性[12].然而,在这两种常用的稳定性定义中,一般只给出了系统的渐近收敛性定义,并没有给出有限时间收敛性定义。
因此有学者结合有限时间收敛性,考虑了系统的有限时间稳定性定义。
5.
有限时间一致性控制
让虚拟领导者的位置和速度分别为和。
,是一个常数。
如果虚拟领导者的信息可用于第个传感器节点,则;否则,,至少一个非零。
虚拟领导者不是一个真正的传感器节点。
引入虚拟领导者可以很容易地认识到,传感器节点的位置和速度收敛到可以预先给定的理想位置和速度。
虚拟领导可以放在任何真正的传感器节点。
一个广泛使用的线性共识控制器描述如下:
(2)
与线性一致性控制器相比,有限时间控制具有更高的控制精度,有限的时间收敛性以及更好的抗干扰性等特点。
因此,如何建立一个有限的建立时间以及指数收敛速度的共识方法来激励下面的控制器的设计。
所提出的有限时间一致控制器可以在有限时间间隔内使得
。
(3)
当
,
,“
”表示向量的转置,
,
是一个符号函数。
假设连接一个固定的无向通信拓扑
,至少有一个
是非零数,
是一个常数。
令
表示
的最小特征值,其中H表示图
和
的拉普拉斯是以
为对角元素的对角矩阵。
由于传感器节点之间的通信距离有限,传感器节点之间可能存在一些通信链路故障或者创建,这意味着传感器节点之间的通信拓扑结构可能会随时间而改变。
为了描述这种情况,我们在下面定义一个交换通信拓扑。
令
表示一个切换时间序列,
是一组具有n个顶点的连通和无向图。
表示
和
的索引合集:
表示信号切换,其中R+表示正实数集合。
因此我们可以使用符号
来表示传感器节点之间的交换通信拓扑。
6.仿真结果
根据有限时间一致性控制器(3),确定参数取值为:
,
,
。
此外,6个智能体的初始速度和位置分别为三维空间
内随机产生。
虚拟领导者的速度和位置为零。
图1显示了6个智能体速度保持一致,图2显示了产生的控制信号有界,并当多智能体趋于一致时,输入降为零。
图1(a)
-(c)
为6个跟随者误差图
以上三个子图分别给出了6个跟随者在X,Y,Z方向的局部误差,从图中可以看出,局部误差均在给定的有限时间T=1s内收敛到0,表明系统可以在给定有限时间内实现一致性。
图2(a)
-(c)
系统的控制输入信号
以上三个子图分别给出了6个跟随者在X,Y,Z方向的控制输入信号,从图中可以看出,系统的控制输入信号不但平滑,而且保持一致有界。
7.总结
通过这次工程设计训练,我了解了多种多机器人系统控制以及有限时间控制的方法,目前关于有限时间控制技术的研究正处在快速发展中,但由于有限时间控制系统本身的非连续性,导致有限时间控制系统的分析与综合问题比较困难,所以在之后的毕业论文中,我也会更加深入地去探索关于有限时间控制系统的方法。
8.参考文献
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[13]KurzweilJ.OntheinversionofLyapunov’ssecondtheoremonstabilityofmotion[J].JournalofHepatology,1956,24
(2):
212-212.
生产实习报告
1.参观哇哈哈集团公司下沙基地
1.1公司介绍
杭州娃哈哈集团有限公司创建于1987年,目前为中国最大的食品饮料生产企业,全球第五大饮料生产企业,仅次于可口可乐、百事可乐、吉百利、柯特这4家跨国公司。
在中国26个省市建有100余家合资控股、参股公司,在全国除台湾外的所有省、自治区、直辖市均建立了销售分支机构,拥有员工近2万名,总资产达121亿元。
公司拥有世界一流的自动化生产线,以及先进的食品饮料研发检测仪器和加工工艺,主要从事食品饮料的开发、生产和销售,主要生产含乳饮料、瓶装水、碳酸饮料、茶饮料、果汁饮料、罐头食品、医药保健品、休闲食品等八大类近100个品种的产品,其中瓶装水、含乳饮料、八宝粥罐头多年来产销量一直位居全国第一。
娃哈哈已拥有通过中国合格认定国家认可委员会(CNAS)认可的实验室、国家级企业技术中心、博士后科研工作站,拥有强大的食品饮料自主研发能力,以及各类产业化实施技术和生产线配套设计、制造、安装、调试能力,能自己开模具及制造替代部分进口设备。
公司并积极参与了40多项国家、行业标准、国家部门法规的制(修)订,推动中国饮料行业与国际饮料技术水平接轨。
1.2实习内容
参观陈列室。
陈列室就相当于学校的校史馆,哇哈哈公司陈列室里面介绍了哇哈哈的发展历程和风光伟绩,展览自己的100多种的产品,以及部门的设置,同时还有各个部门的精英。
负责解说的工作人员介绍了哇哈哈是怎么发展起来的,然后介绍了对社会的贡献等等各个方面向我们娓娓道来,脸上洋溢着自豪的表情,同时还介绍了人力资源招聘方面的事宜。
参观生产车间。
由于是在车间的外部走廊远观,由于时间及其各方面的原因,解说的工作人员也不可能逐一讲解工作原理和工作过程,只是给我们大体说了下各流程:
提升卸垛机、滑道式冲洗罐机、灌装封口、水浸式杀菌、反罐、吹干、喷码、包装。
里面基本都是自动化智能控制的。
最能体现机械化效率的是最后包装入箱的环节,一次可以达到四箱,而且摆放很规范,换做人工的话需要大概十几个人才能完成。
接着是参观娃哈哈的分公司机械模具加工车间。
在进入车间之前,有一个简单的介绍,他们的技术是亚太地区的前三,而且在宣传栏上也显示他们里面有博士后流动点,同时里面还有国家863国家科研计划的专家。
在进入模具生产车间后,解说员工给我们介绍他们主要生产的是公司自己用上的一些瓶盖等,同时给我们介绍了里面目前最牛的机器,精度可以控制在0.02mm。
图1娃哈哈集团
图2产品陈列室
2.参观杭电八教光伏实验室
2.1实验室介绍
并网光伏发电微网系统是由120kWp太阳能光伏发电、120kW柴油发电机、蓄电池系统(50kW*1hr)、超级电容(EDLC)系统、电能质量调节器(PQC)、瞬间电压跌落补偿器(VDC)、干扰发生装置和电能供需控制系统(PoverDemand-SupplyControlSystem)组成的并网光伏发电微网实验研究系统。
并网光伏发电微网系统的综合控制系统除了具有对光伏发电微网系统各发电设备参数监控、显示和记录功能之外,其核心是电能供需控制系统。
电能供需控制系统包含了短期负荷预测、运行计划制定、负荷跟踪控制等主要功能,结合气象观测系统可进行光伏发电系统的功率输出预报、负荷短期预报,从而来制定柴油发电机、蓄电池系统、超级电容系统的运行计划。
根据超级电容、蓄电池、柴油发电机各自所具有的频率响应特性,可实现瞬时的潮流平衡控制。
电能供需控制系统还包括了数据处理、运行状态分析、通信等功能。
在光伏发电系统、柴油发电机系统、蓄电池系统、EDLC系统和并网连接点都配有控制终端(ControlTerminals),这些设备的重要开关运行状态、电压、电流、频率、有功和无功功率都通过控制终端变换处理后,经TCP/IP传输到综合控制系统,供系统分析、显示和记录;来自综合控制系统的各种指令信息,也通过TCP/IP传输到各设备的控制终端,实施对终端设备的控制。
2.2实习内容
参观光伏实验室,熟悉太阳能光伏发电技术以及了解光伏发电装置。
图3光伏实验室
3.参观杭州萧山热电有限公司
3.1公司介绍
杭州萧山热电有限公司地处杭州市萧山区钱塘江南岸,占地面积8万余平方,现有员工150余名。
公司始建于1992年,原有生产设备为9炉6机中温中压系统。
2010年起,公司实施高温高压节能技改转型升级工程,同步淘汰相应中温中压高能耗生产系统。
升级改造后,现有生产规模为4台130T/h高温高压循环流化床锅炉和2台22MW背压汽轮发电机组,年发电能力3.75亿千瓦时,年可供汽270万吨。
2012年响应政府推进节能减排政策号召,经过技术考察和市场调研,2014年正式立项申请集中供中温中压蒸汽替代导热油锅炉和集中供压缩空气项目,获得批准后,投入巨资建设供中温中压蒸汽和压缩空气管道,具备了集中供中温中压蒸汽和压缩空气能力,为区域广大用汽(气)单位在减少污染物排放、节约能源消耗和提高产能效率等方面提供了有力支撑。
公司面向萧山经济技术开发区桥南区块、中国女装园区、南阳街道、红山农场、红垦农场、钱江农场及周边有效供热(气)范围内的企事业单位提供集中供低压蒸汽、中温中压蒸汽、集中供压缩空气等服务,目前已有汽(气)用户180余家,热网管线总长80公里,压缩空气管线10公里。
3.2实习内容
参观发电生产区。
在发电生产区参观了汽机房、锅炉房、集控中心、烟气治理综合楼等。
一路上,该企业工作人员一一进行解答关于工厂各个设备的作用、发电的原理、流程等问题。
参观后勤生活区。
在后勤生活区参观了生态公园、职工餐厅和大礼堂等企业文化设施。
通过参观,我们对该企业的企业文化和人文建设有了更深的认识和了解。
图4监控平台
图5现场管道
4.实习体会与心得
经过对多个企业和实验室参观实习,我有以下几点感受:
一是自动化专业应用的广泛。
在各个领域都可以涉及到,包括化工、矿产、电力、环保、机械等等行业,所以有自动化是一个万金油专业这么个说法。
但是其实专业应用再广泛,自己没有相应能力也不行。
无论是在哇哈哈生产车间还是热电厂车间,从事这些工作其实都是从零开始的,还是得必须一点一滴积累工作经验。
所以说这次生产实习让我对自动化行业有了一个更加深入的认识,是我大学生涯的一笔宝贵的财富。
二是企业文化对企业的重要性。
21世纪是文化管理时代,是文化致富时代。
企业文化的重要性将是企业的核心竞争力所在,是企业管理最重要的内容。
企业文化的重要性拥有了自己的文化,才能使企业具有生命的活力,具有真正意义上人格的象征,才能具有获得生存、发展和壮大,为全社会服务的基础。
一个追求利润最大化的企业,想要具有良好的、持续的经济效益,就要不断增加对本企业忠诚的客户群体,提高他们对本企业的信赖度,因此就必须树立良好的企业形象。
也就是说,良好的经济效益来源于良好的企业形象,良好的企业形象则是依赖于优秀的企业文化。
工程设计训练及生产实习考核表
指导教师对学生生产实习的评语:
评语字数大于100字。
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