基于PLC模块的船舶监控仿真系统实现

以西门子S7-300系列PLC为核心模块设计船舶监控仿真系统,实现了PLC下位机程序设计,基于Prodave软件包和Profibus总线实现数据通信传输功能,实时采集船舶航行信息、设备运行信息等数据到PC上位机。在船舶综合信息平台网络和数据库系统的基础上,综合运用虚拟现实技术、计算机建模技术、故障诊断技术、信息集成、网络信息技术等技术手段开发了基于PLC模块的船舶监控仿真系统。该系统可以有效地降低船舶工作人员的劳动强度,提高其工作效率,还可以对船舶人员进行基础技能训练、船舶管理训练、故障诊断与排除训练等。     

基于CAN总线的船舶智能温度采集系统的设计与实现

设计基于双冗余CAN现场总线的船舶机舱温度分布式数据采集与监控系统,以STM32F107VCT6处理器为控制核心,采用热电偶信号调理专用芯片LT1025设计智能温度采集模块的方法;实际应用中每种类型的热电偶信号处理机制不同,该设计可以实现单通道可采集处理多种类型热电偶信号;利用Visual C#编程语言完成了机舱温度监控软件的开发,制定了通信协议实现下位机与服务器之间的通信;结果表明,该系统具有多通道、精度高、成本低、测温范围宽及操作简单等优点。     

专家控制技术在船舶机舱监测报警系统中的应用研究

为提高船舶自动化程度,实现无人机舱,将专家控制技术应用到机舱监测报警系统中;详细阐述了专家控制系统的结构、原理,从受控对象、专家控制器、规则库、推理机四方面介绍了建模过程;并结合结构功能、知识表示、传感数据预处理完成了智能机舱监测报警系统的建立;最后通过大连海事大学开发的DMS-2015轮机模拟器对专家控制型机舱监测报警系统进行了验证,结果表明,该系统的应用,使机舱故障报警更加精确,故障排除更加方便,大大降低了轮机员工作值班的疲劳强度,而且为船舶机舱监测报警提供了一个新思路。     

船舶运动状态下风速风向测量补偿与数字仿真

为了研究船舶运动状态下的风速风向精确测量,设计了一种船舶风速风向动态测量及误差补偿的数字仿真系统。通过对船舶航行状态下的风速风向测量原理进行分析,建立了船舶平面运动的相对风速风向和真风风速风向的解算模型,并根据船舶空间运动的风速风向测量及其误差补偿算法,对船舶横摇、纵摇状态下的风速风向的动态测量和误差补偿进行了数字仿真。数字仿真结果表明,该方法能够消除船舶航行时的运动姿态对风速风向测量带来的影响,为船舶的操纵控制和航行安全提供了精确和可靠的风速风向数据信息。     

基于PEM的反应磁控溅射镀膜机参数监控系统

实时在线监测磁控溅射反应气体的参数可有效保证镀膜质量;针对反应磁控溅射离子镀膜机反应气体的功能需求,分析了反应气体的控制原理,基于PEM方法提出了控制器方案和反应气体的参数监控方案,分析了监控系统的功能需求,自定义了串口通信协议,基于LabVIEW和串口设计了反应气体的参数监控系统系统,并与设计的控制器用于镀膜工艺试验;试验结果表明,基于PEM方法设计的反应气体参数监控系统功能正确,可为控制器和镀膜机提供参数调控依据,为提高硬质镀膜质量提供了一套有效的监控方法。     

基于Unity 3D的船舶压缩空气系统的虚拟设计

针对目前船舶空气压缩仿真训练系统大多采用半物理仿真与二维软件界面仿真相结合方式训练效果不佳的问题,将虚拟现实技术引入到船舶压缩空气系统的仿真设计;设计一套基于Unity 3D的船舶压缩空气系统,实现虚拟仿真程序和三维虚拟场景的实时交互,生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉的感官世界,加强培训人员的沉浸感,从而获得一种置身于真实环境中的感受;系统可供学员无限制反复训练,节省系统的维护费用,规避实物操作设备中可能出现的各种风险,提高训练效果。     

基于6LoWPAN的智慧校园空调监控系统设计

针对总线制空调监控系统存在布线施工成本高、联网结构复杂、维护难度大等问题,设计了一种基于6LoWPAN的智慧校园空调监控系统。首先给出了系统的整体功能及网络架构;然后,给出了传感器节点、系统核心模块及网关节点的硬件设计;接下来对6LoWPAN协议及简化进行了描述,给出了系统嵌入式软件的设计;最后给出了相关的空调控制策略。测试和实验结果表明,该空调监控系统具有结构简洁,扩展性高,实时在线响应,有效解决了校园空调物联网的信息互联问题,利用云平台智能管理达到节能减排目标。     

基于传感网与云计算的校车安全监控系统设计

针对校车安全监控的需要,提出一种全面、连续、实时监控一定区域内校车安全的解决方案,并应用传感网技术与云计算技术,设计和开发了校车安全监控系统;首先介绍了系统的总体结构和功能,然后详细描述了校车车载监控终端和云计算平台的软硬件设计方法,最后给出了对司机身份、酒后驾车、超载报警、儿童遗忘报警的系统测试结果;测试结果表明系统能够实现所设计的各项功能,并具有运行稳定、可扩展性强、可维护性好的特点。     

基于LabVIEW的支架结构安全监控系统设计

针对路桥施工过程中支架结构的安全性能问题,设计开发一套基于LabVIEW的安全监控系统,通过采集应变和倾角信息,全面地监测支架结构所承受的载荷与稳定性;软件的开发融合了多种技术,利用LabVIEW软件实现串口通信、GPRS网络通信、数据库访问、数据报警以及Web发布等功能,将无线传感器网络采集到的数据信息实时地反映给操作人员,并同时具备数据报警、查询等功能;测试结果显示,系统构建了一个包含10个传感器节点的ZigBee网络,并准确地获得了支架结构在受力变化时参数的变动,且实现了GPRS远程监控的功能,说明系统能够稳定、准确地对支架的应变和倾角信息进行监测,并具有良好的后续开发空间和应用前景。     

基于物联网的新型视频监控系统的设计与实现

为了实现包括服务端和客户端的一套简单、稳定、可靠的新型视频监控系统。首先分析了视频监控系统的发展历史和趋势,提出基于移动互联网的视频监控系统方案,并选定Android作为系统实现的平台;明确了需求和目标,设计出系统的整体方案,并搭建了系统的程序框架;再根据系统程序框架的设计,详细地设计并实现了各个子功能模块,其中主要的功能模块有视频采集与视频回显模块,视频预处理模块,视频编解码模块和视频存储模块等;最后,对整个系统进行了综合测试,验证了其功能的完整性,得出系统的性能表现数据。经实验证明,所设计系统使用便利,需求中指定的功能也基本实现,程序的运行稳定高效可靠,能达到预期效果,具有一定的实用性和研究意义。     

双余度发动机状态监测技术的研究与应用

在飞机、舰艇、装甲、汽车电子控制系统中采用双余度发动机状态监测技术,能够有效提高飞机、舰艇、装甲、汽车运行的安全性和可靠性,以某型涡轴发动机为研究对象,对双余度发动机状态监测技术进行了深入研究,研制了双余度发动机状态监测系统,介绍了系统的总体设计、软硬件设计、余度设计,虚拟仪表设计,并在双余度发动机状态监测系统的设计中引入了嵌入式PC/104模块;为了使状态监测系统具有更好的扩展性和适应性,将系统设计成可以在两种方式下工作:机载运行方式和地面试车方式,通过这两种方式对发动机状态进行自动监测,为发动机的状态趋势分析、故障诊断和视情维修提供科学的依据;采用双余度发动机状态监测技术研制的某型涡轴发动机状态实时监测系统经过了大量的地面试验和某型直升机上试飞试验,功能、性能满足要求,目前该系统已在某型直升机上得到应用。     

Reprint of : Three-terminal heat engine and refrigerator based on superlattices

We propose a three-terminal heat engine based on semiconductor superlattices for energy harvesting. The periodicity of the superlattice structure creates an energy miniband, giving an energy window for allowed electron transport. We find that this device delivers a large power, nearly twice than the heat engine based on quantum wells, with a small reduction of efficiency. This engine also works as a refrigerator in a different regime of the system's parameters. The thermoelectric performance of the refrigerator is analyzed, including the cooling power and coefficient of performance in the optimized condition. We also calculate phonon heat current through the system and explore the reduction of phonon heat current compared to the bulk material. The direct phonon heat current is negligible at low temperatures, but dominates over the electronic at room temperature and we discuss ways to reduce it.     

多点电喷气体发动机空燃比闭环控制系统设计

空燃比控制是发动机性能实现中最重要的控制之一。基于玉柴某大型六缸单点气体发动机改多点电喷的基础上进行研究,在开放式ECU基础上针对燃气发动机瞬态变化过程中的反馈时间延迟,构建了一种基于前馈PID算法的空燃比闭环控制策略,用来预判和补偿空燃比超调和反馈时间延迟;解决了发动机瞬变工况下空气与燃气的精确匹配问题。通过对台架模型和发动机试验的数据分析,结果表明基于前馈PID控制算法的空燃比闭环控制策略能够进一步提高燃气发动机的排放效率和动力性。     

信息作战环境下舰船无源定位系统设计与实现

信息作战环境下,对我方舰船位置坐标与敌方舰船所在地理位置坐标进行准确、快速定位是定位系统设计的必备条件;传统舰船上使用的舰船定位系统存在定位源信号追踪稳定性差、恶劣环境下的定位信号搜索域范围小、定位波反干扰性差等一系列的问题;通过深度的研究分析,提出信息作战环境下舰船无源定位系统设计;采用三维立体空间定位单元、广域GPNS信号检索模组与谐波振频反干扰技术,实现作战环境下舰船无源定位系统设计;对作战环境下舰船无源定位系统的设计进行仿真实验测试;仿真实验测试证明,提出的信息作战环境下舰船无源定位系统设计具有定位速度快、坐标定位准、定位源抗干扰性强的优点,满足当今恶劣的信息作战环境,能够达到无源定位的目的。     

无人船安全目标追踪与自动避障算法

设计了无人船安全目标追踪算法和双回路追踪以及自动避障控制策略,内回路是控制无人船安全目标追踪并与目标保持一定安全距离,通过Lyapunov函数证明了该控制算法的渐近稳定性。外回路是无人船在安全距离内发现障碍,将目标点虚拟化,运用模糊控制原理,实现自动避障。优化传统的Dijkstra算法,设计了无人船实时最短路径算法。仿真结果表明,提出的综合算法能够实现无人船以合理速度通过最短距离,兼顾了时间效率,并能顺利避障。     

面向传递路径分析方法研究的试验系统设计*

在传递路径分析理论研究中,经典传递路径分析要求在传递函数测量时拆卸激励源,为了减少工作量,设计一套面向传递路径分析方法研究的实验系统。以简化发动机模型作为激励源,真实汽车发动机悬置作为传递路径,简化车身内的响应为目标响应,建立一套完整的传递路径分析模型。在保留主要激励特征情况下简化发动机机体结构,将NI Compact RIO作为控制核心,激振器作为激励施加装置,以缸压信号和机体振动信号为激励信号对机体加载,实现发动机激励特征的模拟。最终验证该实验系统可模拟出发动机的结构噪声,采集信号中阶次成分明显,主要噪声频段基本吻合,可从阶次信号中提取对应转速信息。整个实验系统结构简单,可作为载体用于传递路径分析方法的研究。     

Prediction of intake noise of an automotive engine in run-up condition

It is very important to predict the radiated noise from the engine intake system for the effective noise control and virtual prototyping of in-cavity and outdoor noise of a vehicle. To this end, one should precisely measure the in-duct acoustic source parameters of the intake system, viz., source strength and source impedance. Usually, the noise radiation characteristics need to be expressed as a function of engine speed. In this study, acoustic source parameters of an engine intake system under engine run-up condition were measured by using the direct method. Direct method employed two external loudspeakers, turned on simultaneously, and three microphones for the separation of upstream and downstream wave components. It was noted that the frequency spectra of source impedance hardly changes with the increase of engine speed. Utilizing this fact, source strength under the engine run-up condition was calculated by assuming invariant source impedance. Predicted insertion loss and radiated sound pressure level using the measured source parameters were compared with those of measured data and predicted data using several idealized source models, which have been adopted for the calculations. A reasonably good agreement was observed between measured sound spectra at the intake orifice and predicted one using the measured source data. It was shown that the source data obtained by the present method yielded a far better prediction accuracy than those by the idealized source models.     

一种微小型无人船控制系统设计及航向控制方法研究

无人船在保护海洋环境和开发海洋资源方面具有广泛的应用前景和市场价值。微小型无人船不仅可以用于海洋环境监测,也可以作为海上通信中继平台,在军事应用领域也有其潜在应用价值。本文设计了一种基于ARM的微小型无人船控制系统,同时进行了详细的控制系统硬件设计和软件设计,并通过水池实验结果验证了该控制系统的有效性和实用性。此外,针对无人船航行过程中存在风浪流混合干扰的问题,设计了一种自适应模糊PD航向控制算法,进行了相应的水池试验并与传统PD控制算法进行了对比分析。     

新型高频消音器对Whoosh噪声的优化

为了诊断匹配涡轮增压器的汽油车型急加速过程中产生的Whoosh噪声,并分析噪声产生的原理,确定噪声的频率特性以及噪声产生的工况,本文通过对Whoosh噪声在进气系统中贡献量的分析,按照"源-路径-响应"原则,设计出频率相应的高频穿孔消音器并将其插入到进气系统中,从噪声传递路径上进行优化与控制。通过整车道路客观数据分析和主观驾评,确定该方案切实可行,可推广至多款增压车型上应用。