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主要技術要點（創新點） ：? 設計一種基于柔順機構仿生物尺蠖運動規律設計的微動機器人。? 設計了一種能夾持不同大小和形狀不規則物體的新型空間微夾持器。? 針對微夾持器在夾持微小物體過程中的粘著問題，提出了一種基于壓電振動控制的釋放操作方法。項目背景：該成果來源于胡俊峰副教授主持的國家自然科學基金項目《基于柔順機構的智能微操作機器人動力學與控制研究》。微操作機器人廣泛應用于微機電系統、生物醫學、航空航天等前沿領域。成果主要研究微操作機器人的力學建模、設計和控制。 

本發明提供一種液位檢測與控制裝置和方法用于解決水紋波動和接觸抖動等一些實際中常見的不良工況，而水紋波動和接觸抖動會嚴重影響液位開關的正常工作的問題。其中包括浮子開關、進水壓傳感器、波幅及頻率傳感器和脈寬模式設定單元及液位控制單元；所述浮子開關和脈寬模式設定單元連接液位控制單元，所述波幅及頻率傳感器和進水傳感器連接脈寬模式設定單元；所述液位控制單元，用于接收浮子開關輸入的第一信號和脈寬信號，根據脈寬信號消除浮子開關的信號的波動，獲得第二信號；用于根據第二信號控制進水或出水。通過脈寬信號消除因為液面波動而導致的浮子開關的電信號波動，從而準確的識別液面的狀態，消除液面波動對液位控制造成的影響。

在交通領域，特別是軌道交通領域，存在大量的電動機性質的負載。如大型交通樞紐中用于消防控制的的風機、水泵；軌道交通領域用于信號控制的轉轍機等等。這些負載的正常運行直接關系著交通系統的安全可靠運行。然而由于種種原因，當前的交通領域電動機負載仍然使用著傳統的分立元器件構成構成控制 與保護系統。其構成圖如圖1（a）所示。圖1 電動機電控系統的構成a）分立器件構成的電控系統       b）CPS構成的電控系統 在采用傳統的分立器件構成電控系統中（如圖1 a所示），其主要電器元件構成為：熔斷器（FU）＋斷路器（QF）+接觸器（KM）+熱繼電器（FR）。基本工作原理是：在正常情況下，由KM控制電路的通斷，當過載或斷相時，由FR控制KM切斷電路，當短路故障出現時，由QF（FU）斷開故障電路。 在分立元器件構成的系統中，由于采用不同考核標準的電器產品之間組合在一起使用時，保護特性、控制特性配合不協調；設計人員選擇電器元器件可能匹配不當；成套廠購置不同生產廠家的元器件產品的質量不同和裝配調整不當；用戶現場整定不當；元器件生產廠家推廣和技術服務不到位。因此要達到完善的選擇性保護或是各種保護特性的協調配合的目標，難度很大。而一旦出現上述情況，通常會造成接觸器的主觸頭燒毀、甚至造成飛弧，使故障擴大，影響鄰近供電回路；斷路器在系統出現短路故障時不能正常分斷電路；保護裝置不能起到保護電動機的功能，造成誤動或拒動等。 近年來，由本項目負責人所參與的新型多功能集成化的控制與保護開關（CPS）已經在其他領域取得了大量的使用，并且取得了良好的效果。控制與保護開關結構圖如圖2所示。 由控制與保護開關電器（CPS）構成的電控系統如圖1 b所示。 CPS具有多種分立器件的組合功能，且這些功能在產品內部具有協調配合的特性，因此，由CPS構成的電控系統與由分離器件構成的系統有以下不同： 具有控制與保護自配合的特性：CPS集控制與保護功能于一體,相當于斷路器（熔斷器）＋接觸器＋熱繼電器＋輔助電器。很好的解決了分立元件不能或很難解決的元件之間的保護與控制特性匹配問題，使保護與控制特性配合更完善合理，只要根據負載功率或電流即可正確選擇單一產品,代替以往的包括自電源進線至負載端的各種電器；大大減輕了設計人員的工作量。 具有較高的運行可靠性和系統的連續運行性能： CPS在分斷短路電流后無需維護即可投入使用，即具有分斷短路故障后的連續運行性能，CPS在進行了不小于1500次的AC-44操作性能后（相當于AC44電壽命）緊接著完成分斷額定運行短路電流（Ics：O-CO-CO）試驗后，仍具有不小于1500次的AC-44操作性能，這是由斷路器等分立器件構成的系統所難以達到的，CPS的這一特性極大地提高了系統的運行可靠性和系統的連續運行性。 本項目擬研究： 研究交通領域的電動機負載的控制與保護的基本要求； 提出CPS應用與交通領域電動機控制與保護的特殊要求； 設計制作符合交通領域電動機控制與保護的CPS； 構建基于CPS的交通領域電動機的監控系統； 本項目前期研究成果豐富。擁有授權發明專利13個，累計發表文章13篇。隨著國家戰略的實施，未來將建設更多的高速鐵路，也有更多的高鐵站、地鐵站等等。需要在交通領域安裝更多的電動機。每一臺電動機都需要一個控制與保護系統。如能用CPS來替代傳統的分立元器件，將會產生顯著的效果。具有很大的應用前景和社會效益。

非常規交叉口的通行模式是在交叉口上游設置預信號，組織左轉和直行車流交替使用進口道來提高通行能力，是一種對策交叉口擁堵的新思路。其雖已在我國數個城市有過實際應用案例，但多由于缺乏堅實的理論和技術支撐而不得不以失敗告終。本團隊將基于自身既有的非常規交叉口理論研究成果，構建非常規交叉口的失效概率模型，建立預防死鎖、動態啟用和動態控制的機制與優化方法；此外，基于駕駛行為和選擇偏好研究，設計綜合考慮駕駛員適應性和車道排隊均衡的動靜態交通語言系統。本項目研究前期已經發表8篇相關論文，取得1項國家發明專利和1項軟件著作權，在此基礎上將通過與優秀的企業、單位合作，以面向應用為目的，一方面繼續深化成果的科學性和實用性，另一方面，實現成果的推廣應用，為研究機構，交通規劃、設計和管理領域提供新的技術支撐，為預防和緩解交通擁堵提供有效的應用系統，解決實際交通問題的同時，服務于整體交通系統品質的提升。 在資源、環境等多約束下，相對于道路拓寬等傳統手段，非常規交叉口方案是更具可持續性、更有前景的交通擁擠對策手段。本項目研究成果既能夠為是否選擇非常規交叉口通行模式提供理論支持，也能為非常規交叉口的優化設計提供技術支撐，因而成果可以廣泛地應用于城市道路交通設計和擁擠管理之中。研究成果還可以為起草考慮非常規交叉口通行模式的交叉口規劃設計規范，為緩解交通阻塞，提高交通系統的穩定性與可靠性提供理論基礎和技術支持。進一步，設計的軟件可以直接應用于非常規交叉信號設計方案的制定。最后，在此基礎上形成的交叉口交通流分析、實驗和優化技術，對于研究復雜交通系統問題具有廣泛的應用效果。  圖1 非常規交叉口通行模式示意圖    A: 預信號控制                           B: 主信號控制圖2 上海共和新路臨沂路非常規交叉口   本研究的內容是交通工程領域里出現的新問題，以非常規交叉口的適應條件和優化方法為重點，以預防和緩解交通擁擠、提高通行能力和節能減排等應用為理論研究的導向。項目研究所轉化的成果具有可觀的經濟、社會效益，主要包括： 1）成果可服務于研究機構：促進對交叉口新型通行模式的探索及其適應性分析、優化設計理論與方法的研究及應用； 2）成果可服務于交通規劃、設計和管理領域：成果將為非常規交叉口的規劃設計規范奠定基礎；為非常規交叉口交通設計、管理實踐提供新的技術支持，并在交通擁擠管理的實踐中發揮重要作用； 3）成果可服務于系統開發與咨詢機構：為基于新模式的交通控制、交通設計咨詢和輔助系統開發提供技術指引。

成果介紹針對新能源汽車雙驅/四驅特征，提出了分布式電驅動底盤智能控制架構，建立智能化、模塊化、網絡化的底盤標準體系。技術創新點及參數發明了輪邊驅動轉向與前橋轉向機構，后輪主動轉向結構（發明專利）。四輪獨立驅動電動汽車節能轉矩優化分配控制策略，過驅動電驅動系統容錯控制策略市場前景1、與整車廠、行業頭部供應商聯合開發。2、為整車廠、供應商廠家做技術服務。實施條件該團隊的控制系統目前是獨立的VCU與整車CAN通訊，后續合作可以接入成熟的ESP/VCU/BCM集成ECU內部，也可以和整車廠研發部門合作開發整車控制器。

帶鋼熱連軋計算機控制是冶金企業計算機應用最早、最成熟和效益最好的。經過近半個世紀的發展，熱連軋生產線已經實現了從加熱爐、粗軋區、精軋區到卷取區的全線計算機控制，形成了包括傳動控制與檢測級、基礎自動化級、過程控制級和生產控制與管理級的多級分布式計算機控制系統組成模式。控制功能則從最初的以軋制規程設定計算和操作自動化為主，發展到以減少能源消耗、增加經濟效益、擴大產品規格和品種、全面提高產品質量（包括帶鋼的幾何尺寸精度、板形、組織性能、表面質量等）為主要特征的新階段。先進控制理論和智能控制理論、高性能計算機控制系統、網絡通訊與信息技術、大功率交流傳動系統與液壓伺服系統、檢測與傳感技術等高新技術在該領域的應用日新月異，保證了帶鋼熱連軋計算機控制處于持續發展的態勢，取得了巨大的經濟效益。 北京科技大學信息工程學院自動控制研究所是以軋鋼自動化為主要特色的科研機構。從上世紀八十年代以來，在我國軋鋼自動化領域著名專家、我國帶鋼熱連軋計算機控制開拓者之一孫一康教授的領導下，承擔與參加了一系列國家和省部級帶鋼熱連軋控制工程，取得了豐碩的成果，獲得了多項國家和省部級重大獎勵，在我國軋鋼自動化領域占有重要地位和廣泛影響。近年來與鞍山鋼鐵集團公司、武漢鋼鐵集團公司、高效軋制國家工程研究中心、北京麥思科自動化系統工程公司等單位密切合作，在新型控制功能的研制開發、多級分布式計算機控制系統的軟硬件集成、熱連軋三電工程（計算機、電氣傳動、儀表）總承包等方面業績突出，形成了各類軋制自動化控制系統的設計與集成、應用軟件開發與調試、人員培訓、投產與生產服務的綜合實力，具備了與國外大公司進行平等合作和參與國內外市場競爭的能力。

數字化控制（NC）是當今機電控制技術發展的主流，是電力電子技術與運動控制學科中的一項重要技術。本項目設計了一種基于ARM?微控制器和uC/OS-Ⅱ實時操作系統的萬能材料試驗機測控系統軟硬件開發方案。關鍵技術：伺服控制系統需滿足其控制精度的要求，因此對AD轉換精度，位移監測精度上都有較高要求，同時實現控制系統的PID閉環調節控制；借助于實時操作系統來提高系統的實時性。關鍵技術路線：根據市場需求確定系統所需實現的功能，將功能模塊化，之后根據功能結構劃分硬件結構與技術難點的分析，硬件電路制作，軟件編寫，上機調試，再根據調試結果對硬件電路以及軟件部分進行必要的改進。本系統所選控制器保持了強大了外設和快速中斷處理能力，處理器采用Philips公司的LPC2214（ARM?）。LPC2214是一種基于支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM?TDMI-STMCPU的微控制器，帶有256KB嵌入的高速Flash存儲器和16KB的RAM。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。因此能方便的設計出高性能的控制系統，使得開發周期短，成本低，體積小。對系統而言不僅簡化電路設計結構，同時使得系統具有抗干擾強，可靠性高的特點。

簡易型手動臥式拉力機，控制器選用ATMEL公司研發出的增強型內置Flash的RISC（Reduced Instruction Set CPU）精簡指令集高速8位AVR單片機。它可以廣泛應用于計算機外部設備、工業實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域，一般分為 ATtiny系列、AT90S系列、ATmega系列，產品類型多。與其他類型單片機相比，具有指令執行速度快，在線編程技術ISP，并可對其反復擦寫?萬次以上等；與此同時，支持 AVR開發軟件多，操作方便性價比高，在機電系統控制應用中有很廣泛的前景。關鍵技術：I?C通信與AD轉換精度，系統通過C8051F350采集力傳感器的電壓信號，通過其內部自帶的??位AD轉換模塊將電壓值轉換為數字信號后發送給AVR控制芯片；如何更好的保證AD轉換的精度要求系統對力值采集的硬件電路部分有合理的設計。關鍵技術路線：根據市場需求確定系統所需實現的功能，將功能模塊化，之后根據功能結構劃分硬件結構與技術難點的分析，硬件電路制作，軟件編寫，上機調試，再根據調試結果對硬件電路以及軟件部分進行必要的改進。本系統結構簡單，開發周期短，成本低，體積小，抗干擾強，可靠性高的特點同時又能滿足一定的精度要求。

快速，實時性強，可靠性高已成為現代機電控制系統的主要研究對象，其主要依賴于數字控制系統的發展，因而數字化控制（NC）是當今機電控制技術發展的主流，是電力電子技術與運動控制學科中的一項重要技術，而DSP已成為這項技術的核心。DSP芯片，也稱為數字信號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器。DSP芯片內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實現各種數字信號處理算法。TMS320系列是DSP大家族中的一個分支，其中包括：定點、浮點、多處理器DSP和定點DSP控制器。TMS320系列DSP的體系結構專為實時信號處理而設計，該系列DSP控制器將實時處理能力和控制器外設功能集于一身，具有快速、復雜和靈活的中斷處理，豐富的數字和模擬外設，電源管理等功能，為控制系統應用提供了一個理想的解決方案，以伺服沖床控制系統為例。本系統將借助于RCP設計理念解決控制器設計的瓶頸問題（如圖a/b所示），它將控制算法設計、軟硬件設計集成在一起，使設計人員在實際產品生產之前，直接可以看到仿真結果，并通過快速迭代對設計進行修改以達到所要求的最佳控制效果。并且RCP設計方法具有代碼的自動轉換功能，設計者只需要根據所用的控制理論在MATLAB/SIMULINK環境中設計好控制模塊框圖，選擇好編譯器，就可以直接把控制模塊自動的轉換為可執行的源代碼，移植到DSP中。因此RCP設計方法可以大大的縮短產品的開發周期，降低成本，提高生產效率。關鍵技術路線：根據市場需求確定系統所需實現的功能，將功能模塊化，之后根據功能結構劃分硬件結構與技術難點的分析，硬件電路制作，軟件編寫，上機調試，再根據調試結果對硬件電路以及軟件部分進行必要的改進。本系統所選控制器保持了強大了外設和快速中斷處理能力，同時融合了先進的高速數字信號處理功能，并借助于RCP的設計理念，因此能方便的設計出高性能的控制系統，使得開發周期短，成本低，體積小。對系統而言不僅簡化電路設計結構，同時使得系統具有抗干擾強，可靠性高的特點。

SOC（System On Chip） 一種整體的設計方法概念，指的是一種芯片設計方法，集成了各種功能模塊，每一種功能都是由硬件描述語言設計程序，然后在SOC內由電路實現的；每一個模塊不是一個已經設計成熟的ASIC“器件”，只是利用芯片的一部分資源去實現某種傳統的功能。C80C51F是Silabs公司最新推出的一款帶SOC色彩的獨特的8位單片機系列，集成了嵌入式系統的許多先進技術。由最初的MCS-51發展到現在C80C51F，其過程代表了一個方向，提高了系統的運行速度和增加了片內模擬和數字外設，從整體上提高了單片機的性能。C80C51F單片機是完全集成的混合信號系統級芯片（SOC），具有與8051兼容的高速CIP-51內核，與MCS-51指令完全兼容，除了具有標準8051的數字外設不見之外，片內還集成了數據采集和模擬部件和其它數字外設和功能部件，包括模擬多路選擇器，可編程增益放大器，ADC,DAC，電壓比較器，電壓基準，溫度傳感器，SMBUS,I?C,UART,定時器，可編程計數器，定時器陣列（PCA）,電源監視器和時鐘振蕩器等。