基于TCP/IP协议的测控系统的开发

为实现复杂工业现场下的设备测试,本文介绍了一种基于TCP/IP协议的测控系统,该系统采用客户机/服务器模型。测控系统的中央控制计算机与子测控系统的下位机间为“一对多”通讯,中央控制计算机作为服务器,子测控系统的下位机作为客户机;子测控系统的上位机与下位机之间采用“一对一”网络通讯,子测控系统的下位机作为服务器,上位机作为客户机。中央控制计算机采用LabView开发,子测控系统的上位机与下位机采用Visual C+ 6.0开发。最终实现了测控系统的TCP/IP通讯,完成了复杂工业现场下的测试工作。     

基于FPGA的地检系统设计与实现

系统是为某型号新一代航天载荷可见光通道设计;主要功能是实现可见光通道的图像的实时采集与获取,完成可见光通道的地面调试与性能检测;文中针对测试需求提出了完整设计方案和软硬件实现方法;系统采用Xilinx新一代低功耗现场可编程门阵列(FPGA)作为控制核心,通过自顶向下的程序设计方法完成硬件时序驱动和逻辑控制;系统主要完成了机械接口设计,CMOS探测器的电路设计与时序驱动,光电压信号的放大、滤波与数模转换,图像数据与上位机的传输接口设计以及上位机软件设计;高速数据传输通过USB接口来实现;经测试验证,系统功能良好,能很好地满足实际工程需求。     

基于FPGA和DSP的图像压缩系统设计

针对图像采集系统数据传输压力大、误码率高的问题,设计了基于FPGA和DSP的图像压缩系统;设计以FPGA为中心控制单元控制图像采集以及与上位机之间进行数据通信,DSP完成对图像数据的压缩处理;并在此基础上,设计了模拟视频接口和数字视频接口;通过大量的实验证明,该系统稳定性很高,在较高的压缩比下,图像失真率极低,在工业控制领域具有一定的参考价值。     

基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统的设计

为了使仿人机器人手臂抓取控制系统更加智能化,提高运行效率,设计并实现了一种基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统。系统采用PMAC运动控制器完成机器人运行数据的传递、处理以及对机器人手臂抓取工作台的控制,采用Accelus系列数字伺服驱动器,调控仿人机器人运动位置和速度,通过关节控制器对机器人抓取过程中手臂关节的位置、速度以及角度信息进行控制,通过以S3C2440为核心芯片的上位机,实现仿人机器人手臂控制的远程通信以及抓取任务的调度,完成仿人机器人手臂抓取的智能控制,软件设计过程中,对基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制算法进行了详细分析,并给出了机器人手臂抓取控制程序代码实例,通过仿真实例验证了本系统的可用性和实用性。     

某型瞄准线稳定测试系统RS232串行通信的研究

某型瞄准线稳定测试系统是用于测试和检验班组武器系统、轻型低空反导转管机枪等武器系统中的光电跟踪子系统瞄准线独立性能的专用设备;介绍利用LabWindows/CVI实现上位机与下位机之间的通信,设计了瞄准线稳定测试系统,分析了下位机需要实时检测的物理量信息;为了提高系统的可视性和实现对下位机的控制,通过RS232串行通信技术向上位机传输数据;对上位机利用LabWindows/CVI的控件实现数据采集,数据显示和存储进行了研究;实验结果表明,基于LabWindows/CVI的RS232串行通信的上位机数据采集与显示系统具有可视性强、操作简单等特性。     

挖掘机器人视觉目标定位

为实现挖掘机器人的自动挖掘,在挖掘机实验模型基础上进行了电路改造,构建了以单片机为核心的控制电路,通过无线蓝牙与上位机进行通讯,实现对挖掘机操作装置的控制。通过视觉传感器采集挖掘机铲斗、目标物的实时图像,经图像处理后,对目标物中心及铲斗标记中心进行提取、定位,计算出二者之间的实时距离,进而控制挖掘机铲斗对目标物进行挖掘。     

基于水质监测的船形机器人设计

为实现水质实时检测本文设计了一种船型机器人。该机器人采用双尾电机协调实现运动控制,并应用多传感器信息融合技术设计了智能水质检测系统。该系统以GPS为导航,搭载水质PH值、浊度、电导率、温度检测装置,实现了对指定水域水质的采集与分析,并将水质检测数据通过无线传输到上位机。实验结果表明,该环境检测船形机器人可大大减少人工检测的工作量, 检测数据准确,具有一定的应用前景。     

智能写字机器人设计

设计了一种两自由度写字机器人,可以很方便地完成在平面上的书写绘画任务。可以把在计算机输入的文字通过控制算法和硬件电路用步进电机带动写字笔在纸面自动地描写出来。上位机选用计算机作为主机,采用Arduino系统作为从机。在计算机上将输入的文字转换成坐标形式的G代码,在通过串口发送给下位机控制器,下位机控制器采用直线插补和圆弧形插补算法,输出控制脉冲和方向电平控制步进电机前进或者后退。步进电机是由脉冲控制的,每发来一个脉冲就前进一步,实现了对距离的精确控制。本设计可以拓展一轴,加入Z轴理论上可以实现3D打印功能,把写字笔换成雕刻刀或者是激光头可以雕刻立体作品,拓展功能丰富。     

新一代DCS中智能温度监控系统设计与实现

传统的分布式温度监控方法存在费时费力、不便应用在特殊环境、不便用于多点融合监控等弊端,设计并实现了新一代DCS智能温度监控系统,通过核心为ARM7LPC2292芯片的下位机及时调整全部温控点的温度,自主设置温度、显示实际温度与报警;采用核心为89C51微处理器模块,将上、下位机的信息互相传递,确保上位机随时查询温度信息;通过CC2530终端节点实时采集测温终端的温度数据,将温度数据无线发送给CC2530协调器节点,不在采用传统的中转服务器方式,而是采用协调器节点通过串口与上位机进行通信,并在上位机中进行温度数据的处理和存储。软件设计过程中,对系统监控过程中上位机和下位机间的主从通信方式进行详细分析,并给出了系统温度监控数据通信传输的流程图,分析了系统实现温度监控的数据库访问代码以及温控曲线显示代码的设计。实验结果说明,所设计系统性能好、操作简单、控制准确率高。     

162.5 MHz高频数字低电平控制监控系统设计与实现

中国科学院近代物理研究所自主研发的ADS 162.5 MHz高频低电平控制采用数字化技术实现,控制环路的参数设置、开闭环操作以及状态监测都通过监控系统实现。该系统基于以太网通讯,采用轻量化客户端-服务器端的工作方式,运行在上位机的客户端程序发送指令数据包,运行在高频数字低电平系统的服务器端响应指令,完成参数监测与控制。系统首先以Atera公司Stratix Ⅲ系列现场可编程门阵列(FPGA)开发板为基础,构建以Nios Ⅱ处理器和三速以太网接口为核心的服务器端硬件系统;其次基于Micro C/OSⅡ实时操作系统和轻量级TCP/IP协议栈,设计服务器端软件系统;最后利用MFC设计运行于上位机的客户端界面程序。经过长时间测试运行,该监控系统运行稳定可靠,TCP发送和接收吞吐率达到11.931 038 Mbps和8.117 624 Mbps。     

水冷壁磨损检测机器人控制系统的设计与研究

设计以磁吸附履带式爬壁检测机器人为载体,采用上下位机相结合的控制系统。提出了一种下位机基于STM32单片机的爬壁机器人控制系统的设计方案,配备超声波无损检测技术和其他传感器,用于实现流化床锅炉水冷壁磨损检测机器人的运动控制、管壁检测数据采集,并且基于Visual Studio 2010平台创建人机交互界面,实现与下位机的数据传输以及后续数据处理。实验证明,该设计自动化程度高,运动稳定可靠,上下位机能实时通讯,有效提高检测效率,具有较高的智能化水平。     

消防机器人行走控制系统的设计与实现

近年来火灾事故频发,消防人员的安全问题无法保证,“机器换人”这一理念是处置火灾救援的一个重要手段和发展趋势。本文针对火灾现场的环境复杂性,设计了消防机器人的行走控制方案,通过设计电机驱动系统的硬件电路与针对行走控制系统进行MATLAB模拟仿真,实现并优化了消防机器人的越障及转弯功能。主要对电机驱动部分及整个系统软件流程进行设计。通过测试,验证了行走控制方案的可靠性。     

半被动双足机器人控制系统设计

为有针对性地根据不同干扰类型选择正确的抗干扰措施,有必要对无人机数据链所处环境的干扰信号进行分析和分类识别。本文以变换域通信系统(Transform Domain Communication System,TDCS)为载体,对无人机数据链常面临的干扰类型的自动识别进行研究,采用时域、频域、时频联合分析的方法,提出了一组对干信比变化不敏感的特征参数,并利用这组参数提出一种基于决策树理论的干扰分类识别方法,仿真结果表明,该方法能够快速准确地识别出干扰类型,具有很好的鲁棒性,并且在干信比和干噪比在0dB以上时,正确识别率均在90%以上。     

基于ARM的六足仿生机器人野外定位系统

为了更好地控制六足仿生机器人适应野外作业环境,针对机器人野外定位问题,提出了一种六足仿生减灾救援机器人无线野外定位系统解决方案,方案以三星S3C2440为硬件平台,以嵌入式linux系统为软件平台,设计了六足仿生机器人野外定位系统。通过GPS全球定位系统进行六足仿生机器人的定位,利用GPRS实现网络通信,并将定位信息传输到终端设备,终端设备通过发送命令的方式控制六足仿生机器人实现相应的动作。实验证明：该系统的稳定性好,可靠性较高,能较好的满足六足仿生减灾救援机器人野外定位的需求。     

基于机器鱼的内陆湖泊水质在线监测系统设计

仅依赖无线传感器网络在线实测是利用多跳式通信实现远程发送与存储数据丢包率高,实验阶段设计的二维结构仿真机器鱼巡游避障性能差,GPRS全天候数据采集与传送所需的流量费用高,针对以上这些问题,设计了一套可进行实测的机器鱼自动巡游避障、水质环境实时监测系统平台;该系统通过移动终端程序设计、利用三维采集路径跟踪算法及WSNs与Wifi热点技术对机器鱼群实现远程精准控制,按照设定深度、路径规划的采集点进行水温水位、PH值、溶解氧、电导率、浊度等常五类水质环境数据实时采集、处理、远程存储、显示、分析及预警,给出了系统的总体设计、机器鱼的结构与控制系统设计、终端节点与协调器的硬件系统及上下位机软件系统设计;利用这套系统对巢湖5个取样点实测,水温、溶解氧、PH值平均误差率分别为0.18%、0.5%及0.01%,远高于其他水质在线监测的精度要求,达到了预期成果;同时对水库及精细水产养殖业等水质在线监测与预警具有很高的推广价值。     

移动机器人远程人机交互软件平台设计与实现

基于移动机器人代替人去危险场合执行探测和救援任务的应用背景,设计了一个人机交互的软件平台。采用UML对设计过程进行建模,基于组件对系统进行模块化设计;各组件并行运行,通过消息队列与消息响应的机制实现组件之间的并发式通信。软件平台基于LabVIEW的Actor框架实现,核心Actor组件基于状态机设计,协调其它组件之间的通信;设计了一个远程Actor代理,实现与基于ROS的远程机器人的本地控制系统通信,将人的指令传输给机器人并将机器人的传感信息传回给人机界面。实验系统部署在两台计算机上,一台运行基于LabVIEW的人机界面,一台运行基于ROS的P3AT控制仿真系统。实验表明,设计的软件平台各部分能够协同工作,人机交互自然顺畅,满足预期要求。     

光电经纬仪电控系统数据在线调试分析研究

针对光电经纬仪嵌入式电控系统便携式调试的要求,设计了一套在线调试分析系统,上位机采用ATEML公司的哈佛处理器TSC21020-20MB为核心实现嵌入式的MCU控制系统,下位机由美国Silicon Laboratories公司的新一代具有USB2.0接口的C8051F340(简称F340)单片机和普通便携式计算机(简称PC)上运行的GUI程序组成在线调试分析系统。通过下位机在线或事后数据分析,实现了参数整定,协助上位机,进而实现对运动目标的监测、搜索与捕获、精确定向和稳定跟踪。为解决调试问题提供了一种全新的思路和新颖的方法。     

脉冲功率电源模块时序放电控制系统设计

设计了一套用于控制30个脉冲功率电源模块按时序进行放电的控制系统。该控制系统使用高速数字信号处理器作为主要控制芯片,采用高速光电转换器件及光纤作为触发信号传输系统,利用脉冲隔离变压器作为电源开关触发系统的主要隔离元件,在硬件方面实现了时序放电触发信号的高精度传输和高压隔离。同时,该控制系统使用优化的软件算法对数字信号处理器进行软件编程,实现了放电时序计算的优化控制,而且利用简易的计算机语言对上位机软件进行编写,实现对放电时序进行精确的设置,从而保证了时序放电的精确度。将该控制系统用于实际的30路脉冲功率电源放电装置的实验中,得到了良好的放电电流实验波形。根据时序触发波形及放电波形进行分析,该时序放电控制系统每路电源放电时间最小间隔可达到20 μs,电流波形反映的触发时刻与放电时序设置时刻的延时误差分布在10~15 μs,整个控制系统的性能符合设计的要求。