课程文献中心 更多>>

关键词： 配电网   旁路作业   智能转换装置   硬件设计   软件设计  

摘要： 电网供电可靠性对于社会的日常运作具有十分重要的意义。近年来兴起的旁路作业法大大的提高了供电可靠性，但经统计旁路作业时用户断电时间仍较长，因此对现有旁路作业法进行优化研制新型设备具有重要意义。　　本文首先分析了传统旁路作业原理及操作流程，发现倒闸操作是导致用户停电的主要原因，为解决此问题本文提出设计旁路作业智能转换装置以优化旁路作业流程，并对该装置的性能指标提出要求，完成了智能转换装置的整体设计方案。然后根据设计要求对关键电气设备进行对比选型，选定了高压断路器、隔离开关、电流互感器和低压转换开关的具体型号，并对电缆与母排压接模块进行设计。然后对智能转换装置进行控制器硬件部分进行设计，分别对主控制模块、参数测量与核相模块、显示模块、转换开关继电器控制模块、终端通信模块和电源模块进行硬件设计。然后基于μC/OS-II嵌入式操作系统对整个装置进行软件设计，主要包括参数测量核相模块、转换开关继电器动作模块、远程监控模块和显示屏模块的软件设计。　　完成装置的组装调试后，分别对装置的参数测量与核相模块、显示模块和继电开关转换模块等进行了细致的测试，经过测试各模块性能指标均能满足设计要求，并在潍坊供电公司得到实际应用。本次设计的旁路作业智能转换装置应用于市政10kV配电网旁路作业，能够大幅缩短作业过程中用户停电时间，使供电可靠性得到有效提升。

关键词： 汽油机   缸内直喷   颗粒捕集器   累灰台架   燃烧器   硬件结构   软件设计  

摘要： 与传统进气道喷射汽油机相比，缸内直喷汽油机在燃油经济性、动力性和减少二氧化碳排放方面具有显著的优势。但是缸内直喷技术会导致油气混合不均，使尾气中的颗粒物排放明显增多。随着国六排放法规对汽油机颗粒物排放的严格限制，仅凭优化缸内燃烧已经无法满足要求。因此，在汽油机上安装汽油机颗粒捕集器已经成为必然的趋势。大量研究证明，壁流式颗粒捕集器是目前减小颗粒物排放的最有效的手段，但是随着行驶里程的增加，不断滞留沉积在颗粒捕集器中的灰分会导致捕集器老化，使其捕集效率下降，排气压力降升高，影响发动机的动力性与经济性。研究表明，机油添加剂中的Zn、Ca、Mg的硫化物、磷化物与氧化物是导致GPF老化最主要的灰分来源。现有的GPF的灰分积累研究主要在实车或发动机台架上进行，受制于汽油机的燃烧条件，这些研究中不能大比例掺混机油进行燃烧，因而整个积累过程需要很长的时间，为了能够缩短这个过程，提出一种燃烧器代替汽油机的GPF灰分快速积累的后处理台架，这对未来GPF以及机油的研发有重要意义。　　本文设计并搭建一个基于燃烧器的GPF灰分快速积累的后处理台架，用以缩短汽油机颗粒物捕集器老化至30g/L，即实际老化历程240000公里所需的时间，减小老化研究的经济成本和时间成本，提升在GPF老化影响研究的效率。台架设计部分包括硬件设计与软件设计，在台架的硬件设计方面，搭建燃烧器、油路、气路以及排气管等系统，保证燃油在燃烧室内稳定燃烧，并将热排气引导至待测GPF处。在台架的软件设计方面，搭建数据采集框架、变频器控制框架和喷油点火控制框架。本文使用LabVIEW程序，将上位机的采集、控制命令传输至采集与控制硬件，实现对台架的远程数据采集与台架控制。软件设计部分还包括台架的试验安全设置，以应对试验过程中可能会出现的紧急情况。　　在完成台架的软硬件设计搭建后，本文进行了风机PID控制参数的整定试验，实现了稳定的排气流量与排气流量变化的快速响应。燃烧参数标定试验建立了在该台架系统基础上的喷油量与着火边界的关系，确定了可燃工况，并在此基础上做出特定流量下排气温度的脉谱图。在完成燃烧器燃烧参数的标定试验与PID控制参数的整定试验，通过在燃烧器着火边界内自动调节喷油工况的闭环控制，实现稳定的排气温度与排气温度变化的快速响应。本文通过对排气温度、流量的研究，提出了设计台架累灰试验中所用的排气工况概念，并通过对排气工况控制性能的研究得出该台架系统能够提供可控并稳定的排气工况。　　最后，本文分别在一款热排气燃烧器台架与设计台架上进行了快速累灰试验，通过对比得出，设计的台架可以实现可控的排气温度、流量，克服了热排气燃烧器台架高温烧结GPF、低温燃烧不稳定等现象。设计的台架在快速累灰试验中保持了较为稳定的4.88g/L*h平均加载率，即达到代表240000公里老化水平的30g/L灰分加载只需要6个小时。相比于传统快速累灰老化方法所需的100个小时，设计台架极大地提升了累灰效率。

关键词： 水池测量系统   上位机   辐射声功率   LabVIEW  

摘要： 声隐身技术是水下航行器重点发展的关键技术之一,声隐身性能直接关乎水下航行器的作战生命力。开展减振降噪工程,降低水下航行器的噪声辐射水平至关重要,其核心问题是测量方法。辐射声功率作为重要的水下目标声学特性参数,可利用混响水池法测量技术对其进行测算。依托混响水池法测量技术构建水池声学特性测量系统进行声功率测量具有准确、快捷、低测量成本的优势。本文开发的上位机显控软件是水池声学特性测量系统的关键组成部分,通过干端显控界面对水池声学测量系统湿端进行采集控制,并对后续实验数据进行基于混响水池理论的信号处理与显示输出,实现水下目标声源辐射声功率水池条件的准确测量,具有重要的工程应用意义。本文首先介绍了水池测量系统应用的声学特性测量原理,梳理了水池不同测量频段所应用的辐射声功率测量方法,作为上位机软件处理程序的核心算法,其中在高频段应用混响法,在低频段应用比较法。接着,结合水池测量系统的应用特点进行了上位机软件设计,该软件具备数据采集、数据处理、实时显示、报告输出、功能可扩展等功能,其中利用LabVIEW编程软件对上述功能进行编译。进一步,完成上位机软件的程序调试,使混响法测量模块与比较法测量模块稳定运行,各部分软件功能模块均能运行流畅,满足测量实验要求。最后,将上位机软件应用到了水池声学特性测量系统的实验测量中,通过对整个水池测量系统进行构建与测试,检验了上位机软件功能以及运算能力。实验测试表明,本上位机软件算法功能正确、运行流畅,达到了水池声学特性测量系统的显控要求,可向实际工程需求移植。

关键词： 组网雷达系统   任务规划   粒子群算法   转换坐标卡尔曼滤波算法  

摘要： 随着全球军事力量的不断发展,雷达组网技术在现代化战争中显得愈发重要。设计合理的雷达组网系统可以提高对目标的探测概率,节省雷达的时间资源和能量资源,对敌我攻防态势起着基础性和先导性的作用。多雷达协同探测任务规划软件主要应用于事前分析阶段,旨在提供一个简单高效的雷达组网作战系统,帮助指挥员更好地调度各雷达资源,提高雷达组网对目标的预警探测效果。本文完成的主要工作如下:1)分别建立了基于区域和基于弹道的雷达布站模型,综合考虑地球曲率和地形因素对雷达布站的影响,随后使用粒子群算法对包括目标覆盖率、雷达部署位置在内的诸要素进行求解;2)针对雷达搜索计划提出了一个基于搜索屏参数设置的雷达搜索模型,分析了搜索屏参数对目标穿屏时长以及目标截获概率的影响,而后通过求解该模型计算出合适的搜索屏参数;3)针对雷达跟踪计划提出了一个基于跟踪数据率计算的雷达跟踪模型,使用转换坐标卡尔曼滤波算法对跟踪模型进行求解,判断跟踪数据率是否满足目标跟踪要求。最后通过三大问题的仿真示例,验证了模型和算法的合理性与有效性,为软件实现提供了理论依据;4)将软件细化为任务管理插件、雷达布站插件、探测预案生成插件和预案推演插件等四大模块;采用Qt语言并依托系统态势框架完成子功能模块的开发,通过用户操作、软件界面和功能描述相结合的方式详细阐释了各模块的实现细节,并对各子功能模块进行测试。

关键词： 无人直升机   分布式   飞行控制   CAN总线   同步   余度管理  

摘要： 随着航空电子技术的发展,无人直升机对飞行控制系统的操作性能、安全和可靠性、综合保障能力等特性提出了新的技术要求。飞行控制系统作为无人直升机的核心子系统,其系统结构、容错技术等需要适应不断变化的微电子和计算机技术的发展。随着技术的快速发展,无人直升机开始从传统单一飞行控制系统发展成为集飞行控制、飞行管理、公共设备管理等功能为一体的综合余度飞行器管理系统。与此同时,无人直升机飞控系统也正朝着余度、分布式的方向发展。本文在此背景下开展了无人直升机分布式飞控系统软件的设计与开发工作。本文首先从无人直升机飞行控制系统的技术需求出发,阐述了系统的设计方案,设计了分布式飞控软件的总体架构,制定了分布式飞控系统的总体验证方案。其次,对任务通信中涉及的资源保护策略进行了设计。根据飞控系统通信需求,对CAN通信方案与协议进行了详细设计。之后,对分布式飞控系统的同步功能进行了设计。使用时间同步算法,对分布式节点参考时钟同步进行了设计。使用信号量与参考时钟相结合的方式,对用于任务同步的任务调度机制进行了设计。针对多核心飞控系统中因跨节点任务通信产生的数据同步需求,提出并设计了一种基于CAN总线通信的飞控系统数据同步机制。根据样例无人直升机的软硬件特性,设计了相应的余度管理策略,解决了多核心余度结构的分布式飞控系统余度资源管理的问题。最后根据无人直升机飞控系统测试需求设计了一种适用于本系统的测试方案。在此基础上进行CAN通信、时间同步和余度管理测试,以及半物理飞行仿真验证。测试结果表明,本文所设计的无人直升机分布式飞行控制软件能够满足实际工程的需求。

关键词： 科技计划   报表系统   软件设计   可定制功能  

摘要： 随着大数据时代的来临，各个领域都积累了海量的数据，我国科技计划中的数据也不例外。为了积极有效的利用起这些科技大数据，并为科技计划中相关部门的科学决策提供准确、客观的量化依据是一个急需解决的问题。报表工具已成为大数据分析的有力手段，是数据浏览、分析以及输出的重要工具，是企业信息化和电子政务的重要组成部分。但在传统的报表工具解决方案中还存在问题:首先，开发人员必须懂得如何做报表，而业务用户也必须懂得数据库的知识。其次，用户在使用时需要花费大量时间、精力去学习和适应报表设计器的使用和操作。最后，由于缺乏定制功能，当用户有新的需求或微小改动时，都要交还给开发人员。本文基于以上背景，开展面向科技计划的可定制报表系统的设计与研究。　　本文的主要研究内容如下:　　1.提出“约定优于配置”的报表样式新思路。业务用户事先约定好报表有何种样式、效果，开发人员只需提供相应的数据即可。避免开发人员必须精通业务，而业务人员必须掌握数据库知识的问题。　　2.实现基于Word的极简易用报表设计器的新方案。由于报表的制作犹如Word文档的制作，实现的内容是相似的。但Word可以非常容易的实现报表的各种格式。同时用户无需花费时间和精力去学习设计器的使用，只需要按照Word原本的操作方式即可设计出优秀的报表。　　3.建立全流程报表定制新模式。在报表制作的各个阶段实现定制操作，包括:数据源的定制、各类图表的定制、报表模板定制、报表输出定制等。　　4.可定制报表系统在科技计划中的应用与实践。　　本文所设计的报表系统采取了可定制方式，让业务用户在报表制作的各个阶段都可进行定制。这使得报表的呈现内容更加丰富，从而使得科技计划的决策者可以根据丰富的报表信息做出正确且科学的判断，为科技领域更加高效的配置资源提供了依据和数据支撑。

关键词： 电子驻车制动器   控制策略   软件设计   硬件设计   执行机构  

摘要： 汽车的普及带动了人们对安全驾驶的关注,也成为民众热议的话题,汽车不仅仅是代步工具,人们开始追求更高层次的舒适感、安全感,对汽车的要求也开始倾向于经济、安全和可操纵,而实现这一要求中,最重要的技术之一就是电子驻车制动技术。电子驻车制动技术的优点是反映时间短,便捷灵敏,环保节能,且框架简单,原因在于其采用了电子信息系统,舍弃了原有的机械液压技术。高安全性和高时速性成为现代车辆的主要追求目标,而行驶速度的提高让人们对汽车的安全性有了较高的要求。汽车的制动构成主要有两方面,一是行车制动——“脚刹”,它是汽车在行驶过程中,为了减速而设计的制动系统;二是驻车制动——“手刹”,是汽车在停止时,为了防止汽车溜车而设计的制动系统,两者之间相互联系,行车制动也会有驻车制动的参与,从而保证汽车驾驶的安全。本文在分析国内外关于汽车电子驻车制动器的研究成果的基础上,分别介绍了传统驻车制动器的结构及原理、电子驻车制动器的结构及原理,并将二者作了对比分析。基于该分析,本文首先对电子驻车制动器的控制策略进行了设计,具体包含了确定控制策略的总体设计要求、总体设计方案;硬件结构结构方面,包含处理器选择、电源模块设计、储存器选择;软件设计方面,包含了应用层软件、主程序设计、控制算法程序设计、电子驻车制动按键信号处理程序;并涉及到了CAN总线设计,阐述了智能驻车控制策略,信号采集编方案设计以及进行了控制系统性能试验。其次,对电子驻车制动器执行机构进行了设计,具体阐述了执行机构的特点要求、电机选择、运动转换机构设计、精度及额定动载荷的确定以及制动卡钳设计等,并详细阐述了线控底盘集成技术。最后进行了试验验证,搭建了试验台,进行了控制硬件机构与机械机构装配验证,并进行了应用测试,测试结果表明:设计的电子驻车制动器中,相关软硬件以及其他模块的设计符合标准,通过了相关测试。本课题主要针对电子驻车制动器进行研究,涵盖了多个方面的研究内容,能够较为全面的研究电子驻车制动器的相关问题,为后续相关研究工作的开展提供一定指导。

关键词： 水泥磨   卷积神经网络   粒子群算法   模糊规则提取   模糊聚类  

摘要： 水泥粉磨是水泥生产的三大环节之一,而在水泥粉磨生产过程中,球磨机是一个重要的设备,球磨机的运行状况直接的影响到水泥粉磨的质量;因此,球磨机负荷的控制是水泥粉磨系统生产控制中的核心控制问题,同时在水泥磨的负荷控制中采用有效的负荷控制策略具有重要的意义;然而球磨机系统具有非线性、强耦合等特性,这些特点都增加了水泥磨负荷控制的难度。目前国内的水泥磨系统生产过程中主要采用的人工调节生产参数的方式进行水泥磨负荷的控制,但是这种方式下水泥磨负荷的控制精度难以保证,同时生产过程中会造成大量能源消耗。为了实现稳定生产、节能降耗的目的,本课题结合水泥磨生产现场实际状况,对卷积神经网络算法、粒子群算法以及模糊控制理论进行分析研究,建立了基于卷积神经网络的水泥磨电耗预测模型和基于粒子群算法的水泥磨负荷控制目标优化求解模型,并设计了基于引入信任度的模糊C聚类算法(Fuzzy C-means Algorithm with Belief,BFCM)的模糊控制器,从而实现水泥磨负荷的控制,同时进行水泥磨负荷控制软件系统的设计与实现。本文的主要研究内容如下:首先,对水泥磨系统的工艺流程进行深入分析,研究水泥磨负荷控制的控制机理,控制难点以及影响水泥磨负荷的因素和水泥磨负荷的表征参量;根据分析结果并结合卷积神经网络算法,建立了适应于现场工况的水泥磨电耗预测模型,实现水泥磨电耗的预测;同时根据建立的电耗预测模型,设计了基于粒子群算法的水泥磨负荷运行指标决策算法模型,实现了水泥磨负荷控制目标的优化求解。其次,对模糊控制理论进行研究,基于BFCM算法,设计了能够从水泥磨生产现场数据进行模糊规则自提取的规则提取方法,得到了水泥磨负荷与控制参量之间的模糊规则;同时基于所提取到的模糊规则,进行了水泥磨负荷模糊控制器的设计,实现了水泥磨负荷的模糊控制。最后,根据上述所建立的模型以及相关理论分析,利用C#编程语言和SQL Server2014数据库,设计了水泥磨负荷控制软件系统;并用软件系统在现场进行控制实验,根据实验数据分析验证了该控制策略的有效性。

关键词： RT-Thread   嵌入式网络控制器   可编程逻辑控制   PID控制   数据采集系统  

摘要： 当代世界正面临着新一轮的工业改革,嵌入式技术也必须与互联网相结合,并进一步趋于智能化。顺应这一大趋势,设计了一种基于RT-Thread的嵌入式网络控制器,软件设计可分为下位机和上位机两个部分,旨在为用户提供一个二次开发平台,实现对小型设备进行实时控制和数据采集。下位机软件设计方面,将下位机软件框架分为四层:用户层、API层、RT-Thread层、驱动层。针对以往嵌入式开发过程可移植性差、扩展性低、实时性不高的缺点,本文基于RT-Thread实时操作系统进行设计,应用多线程的工作模式,提高了嵌入式控制器的可移植性和实时性。另一方面,针对用户二次开发的需求,为用户封装了函数库,设计API供用户调用。其中,针对用户不了解梯形图编程语言的情况,设计了可编程逻辑控制API,设计数字量输入输出接口,采用节点连接逻辑识别的方式,使用户可以直接对该API进行参数设置,最终在控制器上实现自己的电路逻辑。另外,采用系统时钟进行高精度时间采样,实现PID算法控制,用户调用PID算法控制API,配置参数后即可实现对输出量的实时调节,实现自动控制。此外,为了顺应下一代互联网络趋势,同时满足用户可以通过网络实时采集控制器数据的需求,本文设计网络通信模块支持IPv4/IPv6协议,设计嵌入式网络控制器为基于TCP协议的服务器端,采用并发多线程服务器模型进行软件设计,实现了多个客户端可以通过网络通信对控制器的数据采集与监测。上位机软件设计方面,为了满足用户实时观测、存储下位机采集数据结果的需求,选用C#语言,采用Winform框架,引入Iocomp外部工业控件库,设计了上位机软件UI界面。另外,为了给用户提供直观数据观测功能与便捷的数据处理功能,本文实现了数据显示与图形显示功能,通过数据的实时发送和接收实现了数据的动态与静态分析。此外,采用SQLite嵌入式数据库进行数据存储,实现了数据的再处理功能,最终用户可以通过上位机实现对控制器外的接设备进行数据采集和监测。最后,对嵌入式网络控制器进行下位机的可编程逻辑控制功能、上位机数据采集监测功能以及整体的网络通信功能进行测试,测试结果验证了本文设计的嵌入式网络控制器的实际应用价值。

关键词： 复杂虚拟仪器模型   软件设计   工业物联网   冰箱测试   集成互联   大数据  

摘要： 随着“中国制造2025”战略的推进，工业物联网日益受到各界广泛关注。目前，我国工业物联网蓬勃发展，技术体系日趋完善，应用场景不断丰富，推动制造业向数字化、网络化、智能化和云端发展，工业物联网已经成为引领创新产业的重要方向，带动“中国制造2025”尽快实现。我国已形成比较健全的工业物联网产业体系，工业物联网应用已经在家电领域广泛普及。冰箱产业作为家电领域的重要部分，在践行工业物联网的理念中尤为重要。　　本文针对当前冰箱测试系统中存在的功能不健全、数据共享困难、可扩展性差等问题，设计了基于B/S架构复杂虚拟仪器模型的冰箱测试系统，整个系统包含传感设备层、数据采集层、单机应用层、数据存储层、云服务层和集成应用层。其中，传感设备层是指前端传感设备的总和，是冰箱测试数据的重要来源;数据采集层实现从传感设备中采集传感数据，并将传感器数据通过通讯链路传输到单机应用层;单机应用层负责将数据保存到数据库，并对数据进行处理、分析和可视化展示;数据存储层主要包含数据库的存储优化和传感器的可视化配置，通过配置数据库的主从复制实现数据库的读写分离，提高数据库的负载能力，通过可视化方式配置实验室和传感器的基本信息，实现系统的可移植性;云服务层主要是将本地服务或模块注册到云端注册中心并统一对外提供REST形式的接口和服务;集成应用层实现了冰箱测试数据的集成互联，可以动态的查看所有实验室的详细测试数据，并为大数据分析提供基础。本系统在满足冰箱测试的基本功能和性能需求的基础上，设计上具有较好的复用性和拓展性，无需重复开发，通过少量修改即可产生一套符合具体实验室需求的冰箱测试系统。　　本文最后对该系统进行编码实现，并在企业实际生产环境中进行应用验证。结果表明，该系统能够满足冰箱测试的功能和性能需求，同时可以实现各实验室测试数据的互联互通，推动了工业物联网中实体经济与数字经济的深度融合。该系统虽然面向冰箱测试领域，但对于其他类型家电测试系统的设计与开发也具有一定的借鉴意义。