基于集中式智能控制系统上位机数据采集算法

将集中式控制系统是将常用的二层结构改进为智能化三层结构的设计方案,即传感器、智能巡检仪和上位机。上位机既可以直接读取传感器的数据也可读取智能巡检仪的采集数据。此方案较好地解决了二层结构所出现的问题,并且也适合较大规模的其它类型的控制系统。但这种设计方案存在当传感器数量规模较大时上位机所采集数据出现丢失现象。为此提出了利用数据库的历史数据及工艺控制曲线的线性特征的数据采集补赏算法,较好地解决了数据丢失的问题。并以温控系统为例仿真了在较大规模控制环境下的算法性能,试验结果达到了研究目的。     

基于集中式智能控制系统上位机数据采集算法

将集中式智能控制系统常用的二层结构改进为智能化的三层结构的设计方案,即传感器、智能巡检仪和上位机;上位机既可以直接读取传感器的数据也可读取智能巡检仪的数据,通过一定的通讯方式与PLC执行计算机连接,读取数据,分析计算,并像执行的计算机发出指令的设备;此方案较好地解决了二层结构所出现的问题,并且也适合较大规模的其它类型的控制系统;这种设计方案存在当规模大时上位机采集数据出现丢失的现象;文章提出了利用数据库的历史数据及控制曲线的线性特征数据采集算法,较好地解决了数据丢失的问题;并以温控系统为例仿真了在较大规模控制环境下的试验结果,已经研制出相应的产品并应用于实际的工业生产和教学实验中。     

基于PLC的加热炉温度曲线控制系统设计

为了补偿环境温湿度对望远镜系统的不利影响,提高大型光电望远镜的成像能力,设计了一种基于CAN总线的温湿度监测系统。系统采用总线式拓扑结构,主要由数字式传感器SHT15、C8051F500单片机、CAN总线以及上位机组成。单片机与传感器之间利用SMBus进行通信,单片机读取传感器数据后,经由CAN总线将数据传送到上位机,上位机实时处理显示温湿度信息。系统设计完成后在实验室中进行了验证实验,成功读取了两个节点的传感器采集到的数据,能够进一步应用于实际工作中。     

串口数据丢帧引起的雷达测试故障原因分析

为解决某雷达高度表试验过程中发生的动作高度测试异常故障,采用故障树分析法对雷达高度表和测试设备进行故障排查。经检测发现,测试设备上位机的串口通信卡接收下位机的数据中有几十帧数据帧出现CRC校验位错误,被应用程序丢弃。原因是下位机发出的数据信号存在一定程度的畸变,上位机串口通信卡的串口控制器芯片OX16PCI694适应性不足导致数据读取出错。而应用程序在健壮性设计上也存在缺陷,以数据帧数来计算时间及雷达动作高度,但丢弃数据帧时未作相应处理。采用兼容性好的串口控制器芯片16C554重新设计通信卡,在上位机与下位机通信协议中增加数据的帧序号。经试验验证故障定位正确,解决措施有效。     

基于LabVIEW的静重式力标准机控制系统设计

针对50吨静重式力标准机,设计全自动控制系统。该控制系统主要由工控机(上位机)、伺服控制器(下位机)、伺服执行机构、位置限制开关、力传感器二次仪表以及打印机等组成。其中上位机基于LabVIEW平台进行软件开发,下位机基于安川控制器自带软件MPE720进行软件开发。这种上、下位机的控制方式不仅增加了整个控制系统的可靠性,在软件开发方面还集中LabVIEW图形界面交互友好与利用下位机自带软件直接控制伺服执行机构的优点。该控制系统已经投入使用,整体性能表现良好,尤其是友好的人机交互界面受到操作人员的好评。     

小型轻便式流速仪检定系统设计

为满足FP系列流速仪的计量检定需求,提出了一种小型便携式流速仪检定系统的设计方案。根据匀速运动时间等约束条件确定了环形水槽的几何参数。采用FPGA和上位机作为数据处理和控制核心,实现了对伺服电机转速的精确控制。设计了光电编码器和无线摄像机与上位机之间的通信方式,实现了检定装置标准流速值和被检仪器示值的数据读取。对测试数据的处理方法和测控软件的结构框架进行了分析。同时,对实验装置的测量误差进行了分析。结果表明,标准流速值的扩展不确定度为1.28×10-3m/s,检定装置符合量值传递要求,可作为FP系列流速仪计量检定的标准装置。     

基于AVR的静压气体轴承性能检测装置控制系统设计

为了实现对静压气体轴承气膜厚度,压力分布和承载能力的自动检测,设计了一种基于单片机的检测装置和控制系统。该系统采用ATmega16L单片机作为平台运动控制和数据处理的核心,结合软件控制步进电机的转向和转速,实现了极坐标定位,并采集承载力,气膜压力和气膜厚度等数据,通过LCD显示和键盘输入,较好地实现了人机交互;同时,装置可以通过RS232与上位机通讯,实现上位机的直接控制。     

基于STM32的无人机雪橇式减震器监测系统设计

为了能够对飞机雪橇式减震器的压力进行实时监测和数据保存,设计了一种基于STM32F103ZET6的雪橇式减震器检测系统;利用压力传感器和光栅尺完成减震器压力与压缩距离的采集并转换为数字信号,以C#软件平台开发的作为上位机采集,处理压力数据,借助图形用户接口控件实现压力数据和曲线的显示,借助SQL数据库实现将数据保存在数据库中,便于管理员读取;上位机与下位机的传输利用WIFI信号进行;测试结果表明:雪橇式减震器监测系统精度达到0.01%。     

基于通用运动控制器的磁场点测台控制系统

磁场点测台是加速器领域测量磁铁和波荡器等磁元件的主要设备之一, 其需要在快速精确的控制系统支持下工作。中国工程物理研究院应用电子学研究所近期搭建了一套磁场点测台, 并基于通用运动控制器(UMAC), 设计开发了该磁场点测台的控制系统。系统采用了上位机工控机和下位机UMAC两级计算机控制的层级结构, 可以充分发挥其各自优势: 下位机UMAC可以快速、精确地控制电机动作, 因此下位机程序负责控制六轴运动平台以go-stop模式运动; 上位机工控机数据处理和存储能力强, 因此上位机人机交互界面负责收集、记录和显示磁场数据, 并负责设定磁场测量参数和监控运行状态。两级计算机动作的同时性通过触发信号来保证。     

显微图像分析仪倍率控制系统的设计与实现

设计了一套基于P89V51单片机的显微图像分析仪倍率控制系统。使用变焦镜头内部电机实现变倍以及位置传感器探测变焦镜头组的位置,单片机电路控制部分实现位置值的获取和电机的控制,上位机控制环节完成用户命令的发布和接收,实现了显微图像分析仪放大倍率的精确控制。该系统倍率控制精度满足医疗检验要求,给医学临床检验提供定性/定量等数据,为医疗诊断提供依据。     

基于FPGA和DS18B20的温度光栅的波长标定方法

提出了一套基于FPGA(fiber-Bragg-grating)和DS18B20的温度布拉格光栅的波长标定方法。基于DS18B20对外界温变的实时响应特性,将数字温度传感器DS18B20与连接了光谱仪的温度光纤布拉格光栅FBG置于同一温度场中,以现场可编程门阵列FPGA(field-programable-gate-array)作为数据处理和控制芯片,设计了通过串口发送智能指令对温场变化的实时监控和显示系统。方法中不需要温箱进行恒温控制,降低了FBG波长标定的成本及功耗。实验表明,标定出的波长-温度曲线线性度为0.999,测得光栅的温度灵敏度系数为9.899 pm/℃,与用恒温箱测得的结果10.468 pm/℃相差0.569 pm/℃,在系统允许误差0.619 pm/℃范围内,验证了该方法的准确性。     

Cell-level canonical sampling by velocity scaling for multiparticle collision dynamics simulations

A local Maxwellian thermostat for the multiparticle collision dynamics algorithm is proposed. The algorithm is based on a scaling of the relative velocities of the fluid particles within a collision cell. The scaling factor is determined from the distribution of the kinetic energy within such a cell. Thereby the algorithm ensures that the distribution of the relative velocities is given by the Maxwell–Boltzmann distribution. The algorithm is particularly useful for non-equilibrium systems, where temperature has to be controlled locally. We perform various non-equilibrium simulations for fluids in shear and pressure-driven flow, which confirm the validity of the proposed simulation scheme. In addition, we determine the dynamic structure factors for fluids with and without thermostat, which exhibit significant differences due to suppression of the diffusive part of the energy transport of the isothermal system.     

轰炸光电瞄准主控计算机系统软件设计

我军现役主战轰炸机均未配备光电瞄准系统,其轰瞄设备为纯光学目视老设备,夜间及复杂气象条件下无法观测目标,不能完成精确轰炸,需要配备光电瞄准系统。主控计算机系统设计为目前轰炸光电瞄准系统实现过程中待研究的关键技术。为解决轰炸光电瞄准主控计算机系统的软件设计问题,本文采用分层设计思想,设计了应用程序层、操作系统层和板级支持包(BSP)组成的主控计算机软件结构。采用自顶向下的设计思想,设计了基于ARM-VxWorks实现方案的性能稳定、较为成熟的主控计算机系统软件。结果表明用这种方案实现轰炸光电瞄准系统主控计算机,缩短了开发时间、减小了风险,可以提高开发效率,能够满足军用计算机实现方案的要求。     

一款小角X射线散射原位测量专用简易样品加热装置

原位加热实验是同步辐射小角X射线散射领域的新热点。本文针对同步辐射小角X射线散射中需要加热并原位实时检测的实验而设计的一款样品简易原位加热专用装置,该装置主要由温控器、样品池、固定架组成,它具有结构简单、操作容易的特点。本文介绍该装置的基本结构、特点并采用该装置进行原位加热干燥褐煤实验,通过分析实验结果验证装置的可行性。     

佩尔捷效应的演示

提出了智能佩尔捷效应演示仪器的设计方法,给出了仪器的框图.该仪器带有温度传感器和温度显示、电流方向转换和方向显示以及过热保护装置,使学生能直观地看到佩尔捷元件两表面温度的变化过程和电流方向的关系.     

Comparing the Efficiencies of Stochastic Isothermal Molecular Dynamics Methods

Molecular dynamics typically incorporates a stochastic-dynamical device, a “thermostat,” in order to drive the system to the Gibbs (canonical) distribution at a prescribed temperature. When molecular dynamics is used to compute time-dependent properties, such as autocorrelation functions or diffusion constants, at a given temperature, there is a conflict between the need for the thermostat to perturb the time evolution of the system as little as possible and the need to establish equilibrium rapidly. In this article we define a quantity called the “efficiency” of a thermostat which relates the perturbation introduced by the thermostat to the rate of convergence of average kinetic energy to its equilibrium value. We show how to estimate this quantity analytically, carrying out the analysis for several thermostats, including the Nosé-Hoover-Langevin thermostat due to Samoletov et al. (J. Stat. Phys. 128:1321–1336, 2007) and a generalization of the “stochastic velocity rescaling” method suggested by Bussi et al. (J. Chem. Phys. 126:014101, 2007). We find efficiency improvements (proportional to the number of degrees of freedom) for the new schemes compared to Langevin Dynamics. Numerical experiments are presented which precisely confirm our theoretical estimates.     

随钻中子地层孔隙度测量装置设计

传统碾米机靠操作员视觉感官来判断碾米性能,不能实现碾米机的智能自检,其识别精准度差。针对传统碾米机识别精度和智能化程度低等问题,设计了光电监测碾米机性能的在线监测系统,提出了以一种低廉价格芯片STC89C52为微处理器,以硅光电池作为光电传感器对物料品质进行信号采集。工作过程中能周期性计算碾米机碾米性能,根据其效率为碾米机的转速、碾白间隙、进出口流量等提供调整策略。经试验分析,该系统识别准确率可达99.5%以上,同时也为粮食品质检测的数字化、智能化提供了一种新方法。     

Dynamical consequences of a constraint on the Langevin thermostat in molecular cluster simulation

We investigate some unusual behaviour observed while performing molecular dynamics simulations of small molecular clusters using a constrained Langevin thermostat. Atoms appear to be thermalised to different temperatures that depend on their mass and on the total number of particles in the system. The deviation from the zeroth law of thermodynamics can be considerable for small systems of heavy and light particles. We trace this behaviour to the absence of thermal noise acting on the centre of mass of the system. This is demonstrated by solving the stochastic dynamics for the constrained thermostat and comparing the results with simulation data. By removing the constraint, the Langevin thermostat may be restored to its intended behaviour. We also investigate a Langevin thermostat constrained to have zero total force acting on its centre of mass, and find similar deficiencies.     

基于物联网技术的智能家居采暖远程控制系统设计

随着物联网技术的高度发展,智能家居在采暖领域焕发了新活力,壁挂炉因具有强大的集中供暖能力,能广泛应用在我国北方大面积采暖领域,但传统壁挂炉的控制方式不具备网络化功能,为了解决壁挂炉传统控制方式的不足,提出基于物联网技术的智能家居采暖远程控制系统;该系统保留了原有壁挂炉显示面板和控制面板的串口通讯方式,在中间增加一个基于OpenWrt路由器的数据采集模块,在维持系统原有的通讯情况下,完成了壁挂炉的远程控制;经实验测试,搭载远程控制APP的移动终端能与网络化改造后的壁挂炉正常通讯,并完成指定操作;同时,壁挂炉也充当家庭网关,自动组建家庭网络,以供其他移动设备连接;该系统使用户摆脱了近距离操作壁挂炉温度参数的限制,使壁挂炉的控制变得更智能、更便捷,也为壁挂炉的远程控制提供可参考的网络化改造方案。