张德[1]2003年在《基于嵌入式PC104的网络化旋转机械在线监测系统研究与设计》文中认为本文详细介绍了“基于嵌入式PC104结构的网络化旋转机械在线监测系统”的研究与设计。 旋转机械状态监测对于保障工业生产领域大型机组的安全运行具有重要意义。随着计算机网络技术的普及和发展，网络的应用领域在不断拓宽，嵌入式PC的应用，带动和加速了相关领域科学技术的发展。本文中涉及的课题是将传统的机器监测技术溶入Internet，利用嵌入式PC达到信号实时在线智能检测系统小型化、远程监测集中管理化、Web网站上信息发布，能灵活地组建一般监测诊断局域网、远程网及集设备监测、诊断、管理、决策于一体的综合化网络系统。 该系统由叁个部分组成：数据库服务器、现场数据采集系统、Web服务器(包含分析管理系统)。文章着重对这oracle数据库服务器和现场数据采集系统这两个组件的设计过程及实现机理做了详细论述。 文章从解决问题先定义问题的原则出发，先对国内外相关课题的发展状况、课题的任务和目标作了阐述；随后从软件工程的角度介绍系统的设计方法、思路，给出了数据采集系统蓝图设计以及实现技术。
丁冠亮[2]2004年在《嵌入式旋转机械状态监测系统的研制》文中进行了进一步梳理嵌入式技术的迅猛发展,使得研制具有自监测能力的智能化机械设备成为热点。本文在现有状态监测系统的基础上,根据嵌入式系统的自身特点,对嵌入式状态监测系统的总体结构及其实现的关键技术进行了较为深入的研究。针对嵌入式系统资源有限的特点,本文通过使用先进的嵌入式操作系统,结合数字信号处理器技术,采用主从式结构来构造状态监测系统,实现了数据采集、运算及数据通信的并行执行,使系统具有较好的实时性和可靠性。系统在硬件和软件的实现上均采用了可维护性设计方法,满足了系统远程维护、升级的要求,提高了系统的柔性,使系统框架结构具有较好的开放性、可移植性和通用性。对DSP系统实现的关键技术进行了研究,包括DSP定点数值计算、DSP的C和汇编语言的混合编程以及引导装载系统设计,满足了状态监测系统对数据采集、处理的性能要求。对嵌入式Linux系统的开发模式进行了探索,包括嵌入式Linux操作系统的定制、Linux内核编程技术的研究以及嵌入式Linux应用软件开发技术的研究,为实现高性能的嵌入式状态监测系统打下了坚实的基础。对系统网络通信中的关键技术进行了研究,在充分利用网络资源的基础上,保证了网络通信的实时性和可靠性,实现了数据传输的机密性和完整性,增强了系统的扩展性和稳定性。最后,将嵌入式状态监测系统应用在转子试验台的工况监测中,取得了较好的效果。
王凌宇[3]2004年在《旋转机械实时在线状态监测系统研究——现场工作站设计》文中研究说明在石化、电力、冶金等行业，高速高功率旋转机械应用非常广泛。旋转机械实时在线状态监测技术对这些设备的状态监测和故障诊断具有积极作用，对安全生产具有重要意义。 本文描述的监测系统采用分布式结构，由数据采集系统、现场工作站、上位服务器、客户端四部分组成。其中，现场工作站是旋转机械状态监测系统的重要组成部分，主要实现数据实时采集、数据存储、网络通信、报警及特征参数的实时分析判断等功能。 本文以现场工作站为研究对象，对现场工作站的设计过程进行了详细说明。首先从国内外发展概况出发，提出了课题目标和任务，并制定了详细的技术方案。随后，从系统需求出发，使用用例分析技术建立了需求模型。根据需求模型，建立了系统的设计模型，并对数据库结构进行了规划和设计。在描述建立模型的过程中使用了统一建模语言UML。系统采用了Linux平台下的Oracle数据库，使用了设备驱动、网络通信、多线程技术，以及数据库接口、存储过程等相关技术，文中对关键技术进行了说明。最后，文章总结了开发过程中的经验教训，并提出了对未来发展方向的展望。
吴志伟[4]2014年在《嵌入式电熔镁炉智能控制系统研究》文中研究表明电熔镁砂具有熔点高、抗氧化、绝缘性强等特性,主要用于生产各种类型的镁制耐火材料。电熔镁砂的生产过程以菱镁矿石为原料,采用我国特有的叁相交流电熔镁炉进行熔炼,通过调整叁相电极与熔池液面之间的位置来控制叁相电极电流,使之产生电弧,通过电弧放热使炉内原料受热熔化形成熔液,熔液再经过冷却结晶后生成成品。电熔镁炉是一种典型的高耗能设备,电能成本占整个生产成本的60%以上,因此熔炼过程的控制目标是：在满足产量约束的前提下,使单吨合格产品所消耗的电能,即产品的单吨能耗指标处于目标值范围内并尽可能小。产品单吨能耗与叁相电极电流值密切相关,熔炼过程要求将叁相电极电流控制在理想的电流值范围内并尽量减小电流值波动。电熔镁炉熔炼过程包括加热熔化、加料和排气叁种正常工况,具有复杂的动态特性,主要体现在：1)以单吨能耗为输出,叁相电极电流为输入的运行层模型具有强非线性、多变量耦合、熔炼机理不清、难以建立数学模型等特点,其动态特性受原料颗粒长度、杂质成分等边界条件和熔炼工况变化的影响。2)原料颗粒长度、杂质成分变化导致电极与熔池液面之间的电弧电阻变化进而造成电流异常波动时,电流设定值不做调整会造成“半熔化”、“过加热”、“加料异常”、“排气异常”等异常工况发生。3)单吨能耗无法在线检测,只能在熔炼过程结束后通过产品化验获得。4)以叁相电极电流为输出,以叁相拖动电机的转速和方向为输入的控制层模型在加料和排气工况下具有强非线性。为了使电熔镁炉优化运行,控制系统需要能够实现电流设定控制、电流跟踪和逻辑控制、异常工况诊断和过程监控等四种功能。由于电熔镁炉熔炼环境恶劣,具有高粉尘、高温、强电磁干扰等特点,由可编程逻辑控制器(PLC)和计算机构成的常规控制系统难以安全可靠运行,因此需要研制能够一体化实现上述四种功能的智能控制系统。电熔镁炉难以采用已有的运行优化控制方法,熔炼过程还处于人工设定控制状态,导致普遍存在单吨能耗高、产量低、异常工况频发等问题。本文在国家973计划项目“复杂生产制造全流程一体化控制系统整体控制策略与运行控制方法(2009CB320601)”的支持下,开展了嵌入式电熔镁炉智能控制系统的研究,取得的主要成果如下：1、以将单吨能耗控制在目标值范围内并尽可能小为目标,提出了由电流闭环设定控制和跟踪电流设定值切换控制组成的电熔镁炉智能运行反馈控制方法。其中电流闭环设定控制算法由基于案例推理的电流预设定模块、单吨能耗混合预报模型、电流预设定值的前馈和反馈PI补偿模块组成；跟踪电流设定值切换控制算法由基于PID的加热熔化工况电流控制模块、基于规则推理的加料、排气工况电流控制模块和相应切换机制组成。2、以能够及时发现和处理熔炼过程异常工况为目的,提出了由异常工况识别算法和自愈控制算法组成的数据驱动的电熔镁炉异常工况识别和自愈控制方法。其中,异常工况识别算法采用数据驱动的规则推理技术诊断熔炼过程的异常工况。当异常工况发生时,自愈控制模块采用案例推理技术获得电流设定值的调整量,通过控制电流跟踪调整后的设定值,使异常工况消除。3、研制了能够一体化实现四种复杂功能的嵌入式电熔镁炉智能控制系统。设计了基于嵌入式PC/104总线的硬件平台,包括CPU主板和信号输入输出模块,并针对恶劣熔炼环境开发了信号隔离保护电路板。基于RTAI-Linux双内核实时嵌入式操作系统软件平台,采用所提出的智能运行反馈控制方法、异常工况识别和自愈控制方法,开发了电熔镁炉智能控制软件,该软件同时还具有逻辑控制、过程监控等功能。电熔镁炉智能控制软件将实现不同功能的程序分为实时程序和非实时程序两类,并通过实时硬件抽象层(RTHAL)和控制中间件实现两类程序之间的管理和调用。4、开展了嵌入式电熔镁炉智能控制系统在电熔镁炉实际熔炼过程中的工业实验与应用研究。针对电流闭环设定控制算法、异常工况识别和自愈控制算法,进行了熔炼工况和生产边界条件频繁变化情况下的电流设定实验,实验结果表明采用上述算法能够及时获得合适的电流设定值,与人工设定相比,单吨能耗降低了3%,产品产量提高了1.2%,异常工况发生率降低了50%以上；针对跟踪电流设定值切换控制算法进行了电流回路控制效果的对比实验,实验结果表明采用跟踪电流设定值切换控制算法能够明显降低电流波动幅度,相对于人工控制方法,电流跟踪误差超出允许范围的比例降低了29.8%；实际工业运行效果表明,嵌入式电熔镁炉智能控制系统能够使单吨能耗降低6.2%,产量提高2.9%,并能保证熔炼过程安全稳定优化运行。针对其他类似的高耗能、高污染生产过程,本文研究的嵌入式电熔镁炉智能控制系统在生产过程的优化设定和一体化实现多种复杂控制功能等方面具有参考和推广价值。
杜金榜[5]2011年在《基于语音编码的旋转机械振动数据压缩关键技术与系统研究》文中研究说明旋转机械是坦克等武器装备系统的关键部件之一,其振动状态监测对于提高武器装备的可靠性与安全性、促进视情维修技术的发展具有十分重要的意义。大型旋转机械振动监测向综合、高速、连续和网络化趋势发展。海量监测数据的实时传输与同步存储已成为亟待解决的成本与技术瓶颈问题,解决这些难题的一个有效途径是进行旋转机械振动数据压缩。本文以某型装甲车辆载荷谱测试和发动机全面鉴定试验为背景,立足于测试数据压缩这一仪器科学与技术的学科前沿和新的生长点,从标准化和多学科深层次交叉融合的角度出发,旨在将业已成熟的标准语音编码技术应用于旋转机械振动数据压缩领域。围绕基于语音编码的旋转机械振动数据压缩关键技术与系统实现展开研究。主要内容包括以下几个部分:1.根据旋转机械状态监测与振动数据压缩试验的需求,基于振动信号本质特征,建立了涵盖基频振动、谐波振动、拟周期振动、冲击振动、调制型振动乃至混沌振动等典型状态的广义归一化旋转机械振动信号模型。2.在继承和发展语音、图像及其它领域数据压缩评价方法的基础上,建立了一套较为完备的综合衡量旋转机械振动数据压缩与重构性能的评价方法。主要包括时频域主观视觉验证、压缩效率、算法复杂度、时延特性和时频域重构信号质量等主客观数字评价指标,以及基于主客观数字评价指标线性加权最优的多目标优化综合评价原则。3.针对语音编码与旋转机械振动信号处理的关键技术,从信源产生机理、经典数学模型、基本处理单元、信息冗余消除以及工程应用等不同层面进行广泛的类比分析,定性讨论了语音编码技术在旋转机械振动数据压缩中的适用性。基于广义归一化振动信号模型和综合评价方法,应用ADPCM波形编码、G.729A参数编码、MP3感知编码和EZW变换编码四种代表性语音编码算法进行振动数据压缩与重构仿真试验。从定性和定量的角度,仿真验证了经典语音编码算法在旋转机械振动数据压缩中应用的可行性和有效性。4.在试验对比分析的基础上,从压缩效率、重构信号质量、算法复杂度及适用性等方面,讨论了四种经典语音编码算法在旋转机械振动数据压缩中的综合性能及其优化思路。为进一步提高压缩效率,提出了基于数据稀化和语音编码的旋转机械振动数据联合压缩算法。5.从服务于旋转机械综合、高速、连续和网络化振动测试的角度,借鉴GPIB、VXI、PXI和LXI系统规范,基于多DSP并行处理、嵌入式PC104和MC3一体化等数字化测试技术,自主研制和设计了高性价比的Ⅰ型类GPIB、Ⅱ型和Ⅲ型类VXI/PXI以及基于LXI的IV型旋转机械综合振动测试与实时压缩处理系统,为基于语音编码的旋转机械振动数据压缩技术研究提供了实验平台。6.以多功能轴承-转子实验台为对象构建旋转机械振动测试与数据压缩实验系统。对论文提出的基于语音编码的旋转机械振动数据压缩算法进行了实验研究。进一步验证了基于语音编码的振动数据压缩方法的可行性和有效性。
田娟[6]2009年在《基于PC104的污染源在线监控仪设计》文中认为本课题来源于山西省重点工业污染源在线自动监控系统。该系统用于对各排污企业的污染物排放状况进行全天候的监视和控制,使用该系统可有效防止重大污染事件的发生,大大提高环境监测的水平,从而有效促进绿色环保事业的发展。本课题的研究对象是污染源在线监控仪,它是污染源在线自动监控系统的核心部分,负责将监测到的现场数据处理并传输至上位机数据中心,并将上位机的控制命令发送至现场各执行机构。污染源在线监控仪的研制和使用对污染源监控的网络化和智能化具有重要的意义。本文在查阅国内外文献的基础上,首先介绍了课题研究的背景和意义,然后总结和比较了国内外同类产品的研究情况,并针对目前市场上流行的污染源在线监控仪,说明了本文设计的污染源在线监控仪的核心优势。根据污染源在线监控仪的研制需求,包括产品的功能需求,遵循的行业标准以及技术指标,本文提出了基于PC104模块的具有数据采集、数据通讯、数据存储和显示功能的污染源在线监控仪的总体设计方案。按照产品的功能需求,污染源在线监控仪的硬件完成了控制模块电路、电源电路、地址译码电路、数据采集电路、输出控制电路、数据通讯电路、人机界面电路和存储接口电路的设计。本文介绍了以上各电路的设计思路和电路设计的实现原理,对电路主要器件的选型,所使用器件的结构、性能特点以及主要技术参数的选择和计算都进行了详细的说明,并且给出了每部分电路的详细电路原理图。污染源在线监控仪的软件完成了底层硬件电路驱动程序的设计和上层通信协议的设计。污染源在线监控仪的控制模块内嵌DOS操作系统,通过Borland C/C++ 4.5集成开发环境进行程序的编写和调试。代码编写采用模块化结构设计,具有较好的可移植性和可扩展性。本文介绍了各个程序模块所要实现的功能,给出了代码实现的算法流程图,说明了所使用的主要函数的名称、功能描述、入口参数和出口参数,并附加了部分函数的实现源代码。污染源在线监控仪的功能测试通过具体实验对产品实现的主要功能进行了测试与验证,并结合设计时提出的功能需求和技术指标对产品的整体性能进行了评价。最后,论文总结了设计完成的主要工作,同时指出了设计的不足和改进。实践证明,本污染源在线监控仪运行稳定可靠,其各项性能指标完全达到了研制要求。
参考文献：
[1]. 基于嵌入式PC104的网络化旋转机械在线监测系统研究与设计[D]. 张德. 浙江大学. 2003
[2]. 嵌入式旋转机械状态监测系统的研制[D]. 丁冠亮. 东南大学. 2004
[3]. 旋转机械实时在线状态监测系统研究——现场工作站设计[D]. 王凌宇. 浙江大学. 2004
[4]. 嵌入式电熔镁炉智能控制系统研究[D]. 吴志伟. 东北大学. 2014
[5]. 基于语音编码的旋转机械振动数据压缩关键技术与系统研究[D]. 杜金榜. 国防科学技术大学. 2011
[6]. 基于PC104的污染源在线监控仪设计[D]. 田娟. 太原理工大学. 2009
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