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关键词： 事件触发   分布式系统   差分隐私   集员估计   时滞  

摘要： 分布式计算是由多个软件之间进行信息共享的技术,可以在一台或由多台计算机通过网络连接起来的机器上运行。分布式计算通过将一个复杂应用分解为多个部分,分配给多台计算机处理,从而减少运行时间实现资源共享。在分布式系统中邻居传感器之间进行信息交流是必要的,但频繁的信息交流会导致资源紧张、网络拥塞,最终导致系统不稳定,甚至存在数据包丢失和传输延迟等问题,所以需要设计一种算法减少传感器之间信息交流频率。事件触发机制的原理是降低传感器传输数据的频率,通过“事件”设置采样时刻的触发条件,只有满足触发条件时,传感器之间才会进行信息传输,从而降低了数据传输频率,实现资源高效利用。由此引发了如何利用滤波方法进行高效的分布式处理成为挑战。依据事件触发的工作原理和在状态估计领域的作用,基于事件触发的分布式系统滤波方法成为热门研究课题。主要工作如下:(1)针对安全性问题,研究无线传感器网络中受隐私保护的分布式离散时变线性系统滤波方法。在网络中,传感器之间进行信息交流时易遭受网络攻击,使其安全性受到威胁,为此建立了一个含有隐私保护的离散时间线性时变系统。为系统的初始状态加入服从拉普拉斯(Laplace)分布的隐私噪声,以此设计一个集员估计器,并对系统的差分隐私性进行分析。在此基础上分析了系统真实状态以及期望分布估计量的存在形式,并对系统稳定性进行分析。最后通过仿真例子证明加入差分隐私后的模型在得到准确估计值的基础上还可以保证系统状态安全性。(2)针对资源的有限性,研究存在通信约束问题的分布式系统滤波方法。在无线传感器网络中,传感器之间进行频繁的信息交换需要依赖大量的网络通信资源。但在实际应用中,网络通信资源是有限的,传感器之间频繁的数据交换会导致网络拥塞、传输延迟或数据包丢失。为了降低传感器之间信息传输频率,提高通信资源利用率,设计了一种含有隐私保护的基于动态事件触发的集员估计器,并对系统的隐私性进行了分析,保证了系统真实数据的安全性。在此基础上,采用递归凸优化方法分析了含有差分隐私方法的事件触发集员估计器,然后研究了系统的稳态性能。最后,通过一个实例验证了所提出的包含隐私保护方法的分布式滤波器的可行性。(3)针对通信延迟问题,研究无线传感器网络中存在通信时延的分布式离散时变线性系统滤波方法。在实际应用中,由于复杂环境和很多不确定因素的影响,使得传感器在信息交流过程中不可避免的会产生信息碰撞或信息重发,无法即时的传递或接收到信息。这就导致了信息传输的延迟,出现系统时滞,使得系统的状态估计问题复杂化,甚至产生错误结果。针对系统时滞问题,利用新息重组分析方法对存在时滞的观测序列进行重组,得到不含时滞的观测序列和新息序列。根据新观测序列建立不含时滞的输出测量模型,然后在此基础上设计了一个含有隐私保护的集员估计器,并对估计器和系统稳定性进行分析。最后通过仿真实验验证了引入隐私保护的时滞系统模型的可行性。

关键词： 智能制造   设备管理   故障诊断   预防性维修   工业物联网  

摘要： 进入新世纪以来,我国制造业高速发展,与之相伴的切削刀具也在制造业加工中起到了举足轻重的作用。作为切削刀具行业头部企业的株钻公司虽然近年来快速发展,一方面其生产能力长期受到设备情况的制约,另一方面智能制造的在行业中的快速发展,使得公司对设备管理体系有了智能化优化的迫切需求。与之相对应的则是公司在设备管理建设体系整体陈旧,对设备管理的定位产生了误区,设备管理设施不足,最终导致对企业发展产生了拖累,公司设备管理体系亟待优化。本文首先介绍了设备管理、故障预测技术等相关理论基础。在此基础上阐述了通过现场调研、与相关人员进行访谈、与标杆企业进行对标等方式对株钻公司设备管理现状中遇到的问题与不足予以分析。详细介绍了针对上述不足与缺陷提出的优化解决方案。其中主要是基于智能制造相关技术包含了利用近年来快速发展的工业物联网、5G等技术结合设备管理理论建立的以设备点检体系、预防性维修体系、设备运行效率智能化管理、智能设备维修策略制定、人员组织优化为支柱的智能化设备管理体系。提出了如公司设备管理长效措施、TPM管理体系实施、维修过程标准化与备件信息化机制、设备健康管理、相关组织文化等多项实施保障措施,最终形成一套适合株钻公司的智能化设备管理体系。应对智能制造的机遇和挑战,本文提出了一套有助于株钻公司发展的智能化设备管理体系优化方案,该方案对国内其他切削刀具企业也有一定的借鉴意义。(正文共34004字,参考文献61篇)

关键词： 设备管理   成本控制   设备保养   设备维修  

摘要： 工程项目施工离不开工程设备，可以说工程项目施工任务90%都需要依靠工程设备来辅助，提升工程设备管理水平、控制好设备成本支出不但能提高企业经济效益，还能影响建设工程施工的进度与质量。

关键词： Multiple output power supply   Power supply   Toroid transformers   Transformers   Medium voltage applications   Power devices  

摘要： When operating in high power applications, power devices dissipate tens or hundreds of watts of power in the form of heat. The ability of the power devices to withstand power and dissipation of heat across the power devices becomes a prominent requirement in designing the power converter. This challenge demands a power converter design to be more effective and consistent which factors in size, cost, weight, power density and reliability. This study aims to propose a gate driver isolated power supply design that can be used in medium voltage applications (e.g., up to 10 kV) while respecting the principle of scalability. A versatile design that facilitates addition of another power switch to the converter if needed, without having to alter too many power supply components while retaining the main structure, thus reducing system complexity and size. The proposed topology is a full-bridge converter with a single-turn primary side transformer, realized using a high voltage insulated hook-up wire as primary winding, while the secondary winding is wound around a toroidal core. This structure can supply several gate drivers simultaneously without replicating the primary side converter, but by simply adding a toroidal core with the secondary side converter which effectively reduces the size of the power supply. To satisfy magnetic and electric constraints, the proposed toroidal transformer needs to exhibit a very low primary to secondary coupling capacitance to avoid high common mode current, which leads to control signal distortion. For this, a multi-objective optimization design has been performed for the magnetic components of the topology. In this paper, a single input and three output power supply design is proposed for a 10 kV active gate driver.

关键词： 工业工程   生产计划   工艺管理   人员管理   设备管理  

摘要： 随着科学技术的快速发展,轨道交通系统在全世界得到了长足的发展。尤其是在我国,在吸收了国外先进的技术和国内专业人员的不断创新、探索等多重努力下,我国的轨道交通行业脱胎换骨,再次变成“明星”产业。在疫情肆虐及国家政策的调整下,我国的机械制造业发生了较大的变革:一部分劳动密集、高污染、高消耗、低产值的制造企业被关停或调整;一部分技术和设备先进、经济效益高的新型智能化制造性企业,得到持续的发展。KB公司正是属于新型智能化制造性企业。近年来,随着全球轨道交通市场需求的快速增长,给KB公司的产品供给带来挑战,如何优化产能管理的研究,缓解产能压力,迫在眉睫。本文以KB苏州ZH制动单元生产线(以下简称ZH生产线)为研究对象,通过文献分析法、案例分析法、实证分析法等详细阐述ZH生产线的生产现状,收集并分析现存的问题,剖析产生问题的根本原因,利用精益生产的思想,分别从生产计划、工艺管理、人员管理、设备管理四个方面着手,研究它们对产能的影响,然后再分别对这四个方面进行优化管理:制定行之有效的SIOP流程,强化生产计划的有效性;导入持续改善,优化工艺流程,提高产能;建立健全人员培训机制,实现标准化操作,加强人员管理;提高设备可靠性,降低维护费用,提高持续生产的能力。通过上述四个方面的优化改善,建立实施计划和各项保障措施,实现产能优化。经过一段时间的试运行,这几个方面均有所改善,产能得到显著的优化。通过本文对ZH生产线产能优化的研究,阐明企业在不增加人员、设备、产线等投资的情况下,可以通过内部管理的方法对其产能进行优化,对其他机械制造行业有着一定的理论依据和实践价值。

关键词： 柔性制造系统   死锁控制   Petri网   数据抑制弧   遗传算法   向量覆盖法  

摘要： 柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)是一种高度自动化的生产系统,因其高效率和高灵活性的优点而备受学术界的关注和研究。在FMS中,不同的工序利用有限的资源相互配合以求完成复杂的生产流程。然而,当多个进程竞争有限的资源时,可能会出现死锁,从而导致生产系统的阻塞和停滞。死锁不仅会给企业带来巨大的经济损失,更有可能造成灾难性的后果。因此,如何分析和控制死锁具有重要的意义。 Petri网作为FMS的建模工具,用于描述和分析FMS中过程和资源竞争等问题,方便高效地分析和控制死锁。带有数据抑制弧的死锁控制策略能够得到结构简单、行为最优的控制器。但由于计算复杂度过高,这种策略难以应用于大规模Petri网系统。因此,本文将遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和数据抑制弧相结合,提出了两种有效的死锁控制策略,最终得到了一个行为最大、结构复杂度较小且计算复杂度较低的控制器。具体的研究内容为: 1、提出一种基于遗传算法和数据抑制弧的死锁控制策略,命名为GA-DIA(Genetic Algorithm-Data Inhibitor Arcs)算法。为了达到控制死锁的目的,数据抑制弧应该在危险标识处禁止临界变迁的发生,从而禁止网模型产生非法标识。数据抑制弧应使临界变迁在其使能好标识处使能,进而使得所有合法标识均可达。使用数据抑制弧做桥梁,将遗传算法的适应度函数表示为临界变迁危险标识集和临界变迁使能好标识集中的公共元素数量。当两个集合中没有公共元素时,数据抑制弧起到控制死锁的作用。此前,PAMP算法(Prevented All MTSIs Problem,PAMP)是研究带有数据抑制弧的Petri网控制器的最优控制策略。然而,该算法需要求解计算复杂度为NP-hard的整数线性规划模型。GA-DIA算法使用遗传算法优化后时间复杂度降为立方级别。实验结果表明,GA-DIA算法计算最优控制器的时间更短,并且能够处理PAMP算法无法求解的大规模Petri网,并得到最优控制器。 2、GA-DIA算法得到的控制器只有一个控制库所,其数据抑制弧中的元素个数等于临界变迁危险标识集的元素个数。但在大规模Petri网中,临界变迁危险标识集中有几百上千个标识,因此控制器的结构复杂度不是最小的。为了解决这个问题,本文提出一种基于向量覆盖法和二分法的改进算法。将向量覆盖法得到的临界变迁使能好标识集和临界变迁危险标识集的最小覆盖集用来参与适应度函数的计算,从而得到数据抑制弧的最小覆盖集,其元素个数等于临界变迁危险标识集最小覆盖集的元素个数。使用二分法,减少计算适应度函数时标识集中的元素比较的时间。在大规模网络中,参与适应度函数计算的最小覆盖集中的标识数要比原标识数少得多,因此计算时间也随之减少。实验结果表明,该算法可以得到行为许可最大、结构复杂度更小、计算复杂度更低的Petri网控制器,从而解决大规模Petri网的死锁控制问题。

关键词： 油田压裂设备   管理   维护   保养  

摘要： 将针对油田压裂设备管理与维护保养，进行详细的阐述和探析，以保证油田压裂设备能够运行得更为稳定。

关键词： 直流微电网   分布式系统   双向Cuk变换器   稳定性分析   小信号建模  

摘要： 近年来,分布式直流配电系统得到了广泛关注和快速发展,电动汽车作为直流微电网系统的典型应用,其中的车载微电网也成为学界、业界研究的主要对象。同时,伴随着电动汽车内的电力系统越来越复杂,车载直流微电网的稳定性和安全性问题也备受关注。 为了对上述问题进行研究,本文首先对直流微电网的基础模块——DC/DC变换器进行分析,并设计了一种适用于储能系统的双向Cuk变换器。针对所设计的Cuk变换器建立了不同负载工况下的数学建模并设计了相应的和控制系统。 其次基于双向Cuk变换器的模型和分布式直流微电网系统的多节点、多变换器的特性,将多种变换器统一分类为总线电压控制变换器和总线电流控制变换器,并进行二端口等效。基于等效模型分析并化简了分布式直流微电网系统稳定性的分析过程,随后考虑了分布式系统的线路阻抗的影响,使得系统设计时考虑因素更加准确。 然后基于系统稳定的条件下,设计了本地控制、网络控制、上位机控制的三层分布式网络协同控制结构。基于该控制结构分析了系统优化因素如输出电流、储能系统荷电状态(State of Charge,SOC)、热管理的影响,并对其进行了仿真验证。然后进行了系统SOC的优化设计,并与无优化设计的情况进行对比,其结果验证说明了设计的正确性和有效性。 最后搭建了软硬件平台对上述分析进行了实验验证。硬件平台包括双向Cuk变换器的储能电池部分、功率部分、控制部分、网络部分、信息采集部分;基于Microchip公司的工业以太网通信芯片LAN9250/9252编写通信逻辑。基于设计的软硬件平台对分布式网络的协同控制优化设计效果进行了实验验证。 本课题主要对车载直流微电网系统进行了稳定性分析,并在工程实际中对分布式系统多节点SOC状态均衡进行了优化设计,对分布式车载直流微电网系统的实际工程应用做出了探究与实验。

关键词： 缺陷管理系统   数字化   长周期运转   安全生产   设备管理  

摘要： 进入21世纪,在国家大力发展数字化经济的大背景下,加速创新,发展工业互联网,加快制造业生产方式和企业形态变革方式,提升传统加工制造业数字化、网络化、智能化发展成为当今社会发展主旋律。ZH石化公司属于国家大型炼化企业,炼化企业属于典型的连续型大规模生产类企业,其生产工艺繁杂、生产监控即时性要求高、资产和设备的成本高、生产工艺参数变化快,加工设备长周期运转,同时企业在引进和使用现代化的生产设备要具备先进技术和先进的加工水平,以上客观因素说明石油炼化企业的设备管理水平对于企业的安全稳定运行至关重要。现阶段ZH石化公司在数字化的缺陷管理系统还存在一定问题,如何有效保证生产设备通过设备管理系统提高生产效率和安全管理水平是ZH石化公司设备安全运行的关键。本文通过目前ZH石化公司缺陷管理系统使用过程中存在的问题,提出多方面的改进优化方案,以全面提升公司安全管理水平,在提高生产效率的同时全面保障生产安全。ZH石化公司缺陷管理系统的建立和使用是以可靠性为基础的预防性维修,公司在现阶段的使用过程中出现了一些问题。在思想上,在以预防为主的思想还没有被炼化公司各级工作人员广泛接受,官僚主义、经验主义思想仍然占有很大市场;在行动上,企业设备已经进行数字化改良更新,但一线公司员工在日常工作中未进行系统状态的全面监测,预防性维修各行其是,整个系统缺乏统一的标准和详实的数据库支撑,形成了系统间的信息孤岛化;在方法上,公司员工尤其是一线工作人员不了解数字化设备带来的生产方式变化,不能及时掌握设备运行情况,设备运行数据没有保存并建立数据库,设备安全管理的某些层面存在失控状态。本文针对现阶段面临的实际问题,提出了ZH石化公司缺陷管理优化方案。通过加强缺陷管理系统维护开发效率用以满足一线工作人员使用要求;通过优化缺陷系统各功能模块联系,整合多系统数据资源来解决数据信息“孤岛化”等问题;通过推广5G网络加快企业数字化进程,并建立并整合设备缺陷信息数据库解决工人对设备故障描述困难等问题;通过人才引进、学历提升等方式全面提高提升各层级人员的学习能力和业务水平,进一步打造企业文化,增强员工责任感和使命感,全面提升ZH石化公司设备安全管理水平。本文通过对ZH石化公司缺陷管理系统的优化,实现了贯穿设计、制造、安装、使用、维护、检修、报废和更新等设备全生命周期各个阶段的数字化管理,保障了ZH石化公司长周期生产运行,提升了ZH石化公司的安全生产水平,加速了ZH石化公司企业文化体系的构建,实现了传统加工制造业数字化、网络化、智能化的高水平发展。