宋振瑞[1]2009年在《智能舞台控制系统软件设计与实现》文中提出随着国内外舞台技术的不断发展,基于舞台机械设备控制系统的各种软硬件设计逐渐成为新的研究热点,国内舞台机械控制的研究水平也有了很大的提高。现在,舞台机械设备的控制逐渐采用多种先进的自动控制技术,特别是使用了先进的计算机控制技术。本课题以国内某剧院舞台机械设备为研究内容,首先进行了舞台控制系统的总体设计,然后以舞台控制系统软件设计为研究重点,在基于以太网和工控机的基础上设计了一套开放式的智能舞台控制系统软件。论文主要开发了舞台服务器软件、舞台控制站软件(工控机)和舞台监控软件,舞台服务器软件完成数据采集、数据计算和数据报警等功能;舞台控制站软件执行中央监控计算机发送的各种控制指令,通过与变频器和各种传感检测元件的串口或I/O通信,应用控制算法程序,完成设备的闭环控制,实现各种舞台设备灵活多变的运行控制;舞台监控软件具有舞台设备组态功能,通过和服务器软件的数据交互,实现舞台设备监控、故障报警数据查询、用户权限管理和节目编排等功能。经过系统的联编与测试,本舞台控制系统软件可以满足舞台机械设备所要求的控制性能指标,在功能上超过国内其它舞台控制软件,且开发费用低廉,具有较高的性价比。
孟庆宇[2]2012年在《舞台机械设备监控系统设计》文中研究说明舞台机械设备监控系统在现代舞台演出中起到越来越突出的作用，是保证现代舞台演出成功的重要组成部分。本文在研究国内外舞台监控系统的基础之上，根据工程需求，在综合考虑经济成本等因素的基础上，设计舞台机械设备监控系统。控制系统包括：台上设备中吊杆和灯具的控制，台下设备中升降台的控制。控制系统可靠性高，界面友好，操作简单，自动化水平相对较高。此控制系统能够满足工程控制需求。本课题主要内容如下：（1）对工程需求进行分析，研究国内外舞台控制系统发展现状，结合实际情况确定控制方案。（2）设计弱电部分硬件控制系统。应用研华ADAM—5000远程控制模块根据工程需求组建RS—485工业网，分别设计吊杆，灯具以及升降平台的硬件控制系统。（3）应用Access数据库和VC++软件技术，设计用户管理和软件保护模块。（4）详细设计舞台控制系统。实现吊杆实时位置显示，分控，集控，以及自动控制功能；实现灯具六自由度点动操作功能；实现升降平台多种控制方式和位置显示功能。进行工程现场调试，满足工程需求。（5）设计无线远程监控软件。在安卓开发平台下，应用无线局域网技术，设计无线远程监控软件。
邓毅[3]2016年在《升降舞台安全性关键技术研究》文中进行了进一步梳理随着人们在精神层面需求的不断增长,传统的舞台演出已经难以满足人们的视觉追求,舞台演艺随之也变得越来越多元化,这都促使现代舞台控制系统的功能和结构变得更加复杂,舞台控制系统的安全性更成了人们关注的焦点。鉴于此,本文以实际某剧院升降舞台系统为对象,并结合我国当前实际升降舞台系统PLC+矢量变频器+交流电机的体系结构,着重就升降舞台多电机同步控制和编码器故障诊断与容错控制两方面问题展开了研究,具体内容如下:1)升降舞台控制系统设计以某剧院的升降舞台控制系统为背景,描述了升降舞台系统硬件驱动体系结构,分析了所涉及的安全相关问题,并根据升降舞台的控制与安全需求,对升降舞台系统进行了互锁、限位等保护设计,使舞台演艺有了基础安全保障。2)升降舞台多电机预测函数同步控制策略研究针对舞台机械中升降台因受到外界干扰及电机自身参数摄动引起的不同步现象,以工程中常用的并联同步控制为基础,设计单电机的预测函数控制器,并结合位置偏差耦合,构建出了一种基于预测函数与偏差耦合复合的升降台同步控制方案。由于预测函数较强的鲁棒性和优良动态性能,又辅以位置均值偏差耦合补偿,二者共同提高了升降舞台系统的同步控制性能,仿真结果也进一步显示出该控制策略较PI控制具有更好的鲁棒性与更高的控制精度,削弱了舞台多电机驱动中的因同步性能不满意带来的安全隐患。3)基于KPLS与SPRT的双编码器故障诊断与容错控制策略研究鉴于预测函数控制器的强鲁棒性和优良性能,结合实际升降舞台系统中双编码器结构,提出了一种预测函数控制器作为控制核心、辅以数据驱动KPLS建模与SPRT结合的双编码器故障诊断与容错控制方案。利用升降舞台系统正常运行时的历史数据分别建立控制输入与速度编码器和位置编码器的KPLS预测模型,实际运行时将模型预测值与实际编码器输出之间产生残差,用序贯概率比(SPRT)进行故障检测,结合适宜的故障切换机制,进行双编码器故障的解析冗余或软冗余闭环容错。仿真结果表明本文提出的方法能够可靠的进行双编码器的故障诊断,并通过位置与速度的解析关系或软冗余切换安全容错控制,确保了升降舞台系统在传感器故障下的安全性。
崔巍[4]2015年在《剧院舞台机械设备控制系统的设计与实现》文中研究说明随着我国经济的高速发展,人们的生活水平越来越好。近些年来,全国各地纷纷开始兴建各类大中型剧院,舞台机械设备控制系统的软硬件设计成为舞台设备领域新的研究热点。新型的舞台控制系统,应该能够适应这种不同的需求,不断应用和吸收高新技术,在功能上实现智能化与多样化,运行过程尽量人为干预;在操作上简便、灵活、可靠。当前,舞台机械设备的控制均采用多种先进的自动控制技术,特别是使用了计算机软件控制技术。中国计量学院剧院舞台机械设备现已基本竣工,本文对舞台机械设备的软件控制系统进行了研究,对剧院进行了舞台控制系统的总体设计。在计算机监控软件、PLC和数据库软件协同的基础上设计了一套的智能舞台控制系统软件。本文的主要工作和取得成果概括如下:本文首先介绍了软件设计在舞台设备控制系统发展中的重要性,以及现阶段国内外舞台机械设备控制系统的发展现状;其次介绍了本控制系统所涵盖的监控软件、PLC技术和数据库技术等相关的情况;而后对舞台设备的硬件设施做了介绍,同时分析了软件控制系统的可行性和整体的需求分析;然后对控制系统的各个部分进行软件设计,以及最后的实现和测试情况的说明;最后对总结系统的优越性以及它的缺点,并根据舞台行业和计算机软件的发展趋势,提出对舞台机械设备软件控制系统的展望。目前,本控制系统已经设计安装完成,并进行了多场文艺表演。运行情况良好。从实际的运行过程来看,本控制系统达到了预期效果。
芦飞[5]2017年在《舞台驱动及数字化控制系统的设计与研发》文中认为随着我国文化产业的蓬勃发展,各种文娱活动及大型会展对于现代多功能的智能舞台技术需求十分迫切,其应用量非常巨大。另一方面,伴随着多媒体技术、机械控制技术、计算机科学技术等现代技术和自动化水平的不断提高,研发综合上述先进技术的舞台数字化控制系统已具备了充分的技术基础,因此对其的研究具有重要现实意义。本论文以国内某厂家的舞台机械设备作为研究背景,旨在研发并设计一种现代智能舞台控制系统,主要包括伺服驱动系统和监控系统两大部分。本论文主要从以下方面开展了工作:1、针对本论文研究的舞台数字化控制系统搭建了运动控制硬件系统。综合考虑了舞台高精度定位,实时性以及网络多节点控制等需求,对伺服驱动器和通讯总线进行了选型对比,采用基于CANopen总线,伺服驱动器和多轴运动控制器相结合的驱动控制方式。2、设计完成了基于运动控制器与PLC协同控制的运动控制程序。通过深入分析与测试验证运动控制器程序的运行机理,编写出严格符合其执行逻辑与轮训扫描的控制程序。该程序采用模块化设计的理念,其主要包括:协议拆分解析、通讯数据处理、运动命令控制、PLC辅助程序、以及相关初始化等程序模块。3、提出了基于时间要素的舞台运动操作指令实时调度处理算法。首先定义舞台运动曲目的时间节点;其次依据驱动电机运动时序的先后顺序,在实时数据库中生成基于时间节点的指令数据表;最终调用系统时钟查找数据表对应时间节点,将命令数据按标准的自定义协议格式发送给控制器,调度底层标准的驱动器,确保舞台整体运动的实时性、有序性、完整性。4、设计完成了采用形参混合输入方式的人机交互监控系统。为了适应不同人群的使用需求,本论文设计的监控程序采用两种曲目编排方式:形参混合输入编排方式和全参数化输入编排方式。同时为了更好地辅助用户进行曲目编排,本论文还设计了基于示教模式的曲目编排模式。上述叁种编排方式均是基于同一数据库的动态分组编排算法而设计实现的,通过该模式用户能够动态地针对伺服分组进行拆分与组合,解决了用户在不同时刻对多台伺服统一控制的问题。
李旭宁[6]2009年在《大型舞台运动控制系统关键技术研究及软件设计》文中研究指明本课题以奥运会开闭幕式表演控制系统设计与实现为背景,针对具有代表性的两类舞台的台面的升降控制展开研究,从系统需求出发,详细分析和探讨了控制系统的总体配置,安全性和可靠性设计、冗余配置以及控制系统软件的设计与开发,具有重要实用价值。首先,从控制系统总体设计角度详细分析了系统控制对象和功能需求,确定了系统的设计原则,设计了系统整体结构。系统由“上位机(触摸屏)+过程控制装置+现场驱动设备”叁层设备构成,通过“工业以太网+PROFIBUS-DP现场总线”两层网络进行连接。并对其平台的硬件组成及网络环境和软件设计做了整体的分析。其次,由于奥运会演出的特殊性、重要性,对控制系统的安全性、可靠性进行了详细分析。从安全性、可靠性等方面做了大量设计研究,包括主要元器件的选材、耐环境设计、抗干扰、降额设计系统结构的设计,安全与防护装置设计、紧急停机设计、通讯网络设计等。再次,为了提高系统的可靠性,合理应对和处理各种可能的故障情况,采用多级冗余技术对控制系统进行设计,主要包括硬件冗余、软件冗余、通讯冗余及多级操作设计；并对整个系统进行了可靠性分析,完成了可靠性预计。最后,针对控制系统的功能需求和硬件配置,对控制系统的软件进行了详细的设计与开发,主要对上位机软件和下位机软件的开发。运用STEP7编程软件对下位机进行了开发,运用Visual C++6.0开发工具完成了上位机监控软件的开发,实现了对拖动系统的实时监控。本课题研究成果成功地应用于奥运会开闭幕式的运动控制中,在表演过程中,控制系统运行安全可靠,运行平稳、准确,圆满完成了奥运会舞台表演中的运动控制任务。
袁溪泽[7]2013年在《多点升降舞台的智能同步控制》文中进行了进一步梳理随着经济的发展和文化事业的不断进步，人们对于舞台演出的质量有了越来越高的要求，舞台技术也得到了快速发展。现代舞台系统的特点是控制对象多、方式灵活、安全可靠性高。多电机同步控制技术是升降舞台的核心技术之一，如果不能保证其同步运行，轻则会影响演出舞美效果，重则会导致安全事故，因此升降舞台同步控制的研究具有重要的现实意义。本文以第六届中国中部投资贸易博览会开幕式晚会的升降舞台为依托，针对舞台演出要求设计了4台电机同步控制4个升降舞台柱的方案，并详细论述了同步控制系统的设计与实现，主要工作如下：首先，总结分析了国内外升降舞台系统同步控制方法的研究现状及发展趋势，并论述了升降舞台同步系统的工作原理，分析了异步电机和变频器的特点，对其进行了模型的建立。其次，针对升降舞台同步控制系统大惯性、非线性、时变性等特点，结合常规PID控制和模糊控制的优点，提出了模糊PID控制算法用于升降舞台系统的同步控制。通过MATLAB仿真证明采用模糊PID控制算法能更好的达到系统同步性、快速性、稳定性的要求。最后，运用MCGS组态软件设计出了系统的人机界面。将模糊PID控制算法应用于升降舞台系统，并取得了良好的演出效果。
张学丰[8]2018年在《舞台设备远程诊断系统开发与关键技术研究》文中指出近年来,随着社会经济的发展,我国开始了大规模剧场建设。不可否认的是近年来由于设备安全问题造成了诸多人员伤亡和经济损失事件发生,而且在设备发生故障后设备服务商多数情况下只能派遣专业工程师现场维修,既降低了工作效率,又增加了经济和人力成本。如何更高效、更合理地保障舞台设备的正常运行是亟待解决的难题。基于上述问题,本文以西门子PLC主控的舞台控制系统为例,研究了舞台设备远程诊断系统的关键技术问题,在此基础上开发了基于B/S模式的远程诊断系统,主要工作如下。论文首先围绕某剧院的舞台机械设备配置、舞台控制系统和客户需求展开研究,详细阐述了舞台机械设备配置情况和舞台控制系统控制要求。分析了舞台设备的远程监测功能要求和设备远程诊断系统要求,选取舞台吊杆设备为诊断对象,通过其运行位置、速度、运行次数、运行时间和目标位置等样本数据训练神经网络模型并判断吊杆设备运行状态。其次对如何实现数据远程实时交互和舞台设备状态的远程诊断进行深入研究。最终采用基于B/S模式的远程诊断框架,利用云数据库的中转功能成功实现PLC数据远程访问,通过Web Service技术实现了舞台设备的运行数据实时监测。使得远程用户在不同平台上都能获取舞台设备的实时运行数据,提高了系统的扩展性,为系统开发提供了有力的技术支撑。搭建了基于深度置信网络的诊断模型,利用样本数据进行训练后获得最优网络模型,并将此运用到吊杆设备的实时运行状态故障诊断中,通过测试数据验证了所搭建模型的正确性。最后针对系统的实际业务需求,详细设计了系统整体架构和Web应用功能,在Visual Studio集成开发环境下通过组件调用Python脚本文件实现设备的远程诊断功能,并开发了用户管理、舞台设备在线监控和数据管理模块。通过系统调试和实际运行情况表明,系统设计合理,性能良好,能够对舞台吊杆运行情况进行实时诊断,具有可行性。
马卫南[9]2012年在《升降舞台同步控制方法研究与实现》文中指出随着经济的迅速发展和人们生活水平的提高，观众对文化艺术的追求也随之提高，这就促使了国家对文化产业的资金投入不断增多，越来越多规模各异的现代剧场涌现于国内的各大城市。由于现代剧场的规模不断扩大，对舞台控制技术也相应的提出了更高的要求。在现代舞台机械控制技术中，控制对象多成为了一个显着的特点，因此多电机的同步控制技术也成为舞台控制中一项重要技术。系统中的设备同步运行与否，直接影响到整个系统的正常运行，严重时可能会导致演出的失败以及引发安全事故。舞台升降台作为应用最为广泛的台下机械设备之一，具有快速迁换布景、制造特殊效果和气氛、满足剧目编导人员需要、随时改变舞台形式等作用，因此舞台升降台之间的同步控制方法研究具有重要的现实意义。目前的现代剧场中的舞台升降台控制多采用常规PID控制策略和主从控制方式，这种控制方式在受到外界干扰以及一些其他环境因素时，存在同步控制效果不是很理想的问题。因此文中以舞台升降台作为研究对象，展开了对升降台之间的同步控制技术的研究与应用，其主要工作内容如下：首先，以北京国家体育馆舞台机械系统工程为背景，介绍了当代舞台机械控制系统中常见的一些控制系统，设计了舞台升降台控制系统的总体方案，并根据现代剧场的一些安全设计要求，进行了相应的安全设计。其次，针对现有常规PID同步控制策略在舞台升降台受到外界的一些环境干扰影响时，同步效果不是很理想的情况，提出了采用模糊自适应PID控制器，并采用偏差耦合的同步控制方式。对常规PID和在偏差耦合同步控制方式下采用模糊自适应PID控制器，在MATLAB平台下进行仿真研究，并利用PLC对模糊PID控制算法在工程中的实现，仿真结果以及工程实践表明采用基于偏差耦合的模糊PID同步控制方式较常规同步控制有着更好的同步性能。最后，对所做的研究工作进行了总结，并简单分析了舞台升降台同步控制系统中存在的一些问题，以及阐述了对未来的研究方向。
饶思进[10]2013年在《基于ARM11的智能舞台控制系统的设计与应用》文中进行了进一步梳理人们在追求物质富有的同时，也在追求着精神上的享受，可以说，舞台表演的观看已经成为人们生活的一部分，而且这种需求的标准随着社会的进步也在不断的提高。人们更加迫切希望种类繁多、内容新颖的舞台节目的呈现，这一方面需要广大演员自身演技的提高，另一方面还需要有这更加现代化、智能化的舞台。本文主要是针对现代舞台设备控制上，分析和研究如何使舞台效果在计算机控制技术和网络通信技术的支持下，将舞台效果发挥得更好。本文从智能舞台控制系统的结构设计和控制方式两个方面入手，主要阐述了下面几个方面的内容：（1）针对目前对舞台设备多采用独立控制方式，提出了一种基于现场总线的通信方式，以一种分布式的系统结构设计方式的对舞台的整体控制方案，其旨在更加快捷方便、实时高效的对舞台设备进行管理和控制。（2）具体设计了以ARM11作为系统设备控制的主控芯片，采用CAN（Control Area Network，控制局域网）现场总线的控制方式作为其主要的通信方式，结合CAN总线的通信协议，分析和设计了数据在总线的传输过程。（3）在系统的总体设计上，沿用了嵌入式系统开发的模式，从底层硬件开始，到上面的驱动开发，再到上面的操作系统的管理，最后就是上位机应用程序的设计整个流程做了一个大致的介绍。（4）文章通过分析舞台设备的工作原理及其设备接口，将舞台设备和主控芯片有机连接在一起，主要有灯光设备、升降台设备、监控设备和安防报警装置，并对其对应的设备驱动开发和移植做了一个详细论述。（5）最后上位机软件的设计是采用力控组态软件对系统控制进行软件设计，具体介绍了各个模块的功能及效果。理论和实践表明，这种分布式舞台控制的设计合理，实用性强，满足了现实的需要，具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]. 智能舞台控制系统软件设计与实现[D]. 宋振瑞. 江苏科技大学. 2009
[2]. 舞台机械设备监控系统设计[D]. 孟庆宇. 南京航空航天大学. 2012
[3]. 升降舞台安全性关键技术研究[D]. 邓毅. 兰州理工大学. 2016
[4]. 剧院舞台机械设备控制系统的设计与实现[D]. 崔巍. 电子科技大学. 2015
[5]. 舞台驱动及数字化控制系统的设计与研发[D]. 芦飞. 湖南师范大学. 2017
[6]. 大型舞台运动控制系统关键技术研究及软件设计[D]. 李旭宁. 国防科学技术大学. 2009
[7]. 多点升降舞台的智能同步控制[D]. 袁溪泽. 太原科技大学. 2013
[8]. 舞台设备远程诊断系统开发与关键技术研究[D]. 张学丰. 兰州理工大学. 2018
[9]. 升降舞台同步控制方法研究与实现[D]. 马卫南. 兰州理工大学. 2012
[10]. 基于ARM11的智能舞台控制系统的设计与应用[D]. 饶思进. 齐齐哈尔大学. 2013