统计数据采样算法

将集中式控制系统常用的结构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。此方案较好地解决了二层结构所出现的问题,并且也适合交大规模的其它类型的控制系统。这种设计方案存在当规模时上位机采集数据出现丢失现象。本文提出了利用数据库的历史数据及控制曲线的线性特征的数据采集算法,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。     

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。     

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。     

多通道高速信号的同步采集和处理

一种采用直接存储方式完成多通道高速信号并行采集的多通道高速信号同步采集器，采用直接存储方式，数据不需要经过CPU“中转”，直接将采集的数据写入数据存储器中，而CPU的主要任务是读取存储器数据和与上位机的通讯，多通道高速信号同步采集器通过RS-232/RS-485A方式与上位机通讯，构成多通道高速信号同步采集系统。     

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。     

基于光纤光栅传感器和卡尔曼滤波器的载荷识别算法

载荷识别在结构健康监测中的地位十分重要,为了在结构健康监测的同时利用最优化算法对系统进行有效控制,提出了一种基于光纤光栅(FBG)传感器和卡尔曼滤波器的载荷识别算法。该算法建立在卡尔曼滤波器的基础上,以FBG传感器测得的应变值作为观测信号,通过卡尔曼滤波器产生的增益矩阵、新息序列和协方差矩阵,利用最小二乘算法实时估计载荷的大小。此算法只需采集前一时刻的估计值和当前时刻的观测值即可估计出当前时刻的载荷,无需存储和读取大量数据。同时,基于卡尔曼滤波器在进行结构健康监测的同时能够应用最优化算法对系统进行控制。为了对识别算法进行验证,采用梁系统作为仿真和试验对象,通过FBG传感器测得的应变值识别载荷。结果表明,所提动态载荷识别算法能够很好地抑制噪声,具有良好的稳定性和实时性。     

基于STM32的无人机雪橇减震器检测与数据保存设备

为了能够对某型号无人机雪橇式减震器的最大静载荷试验进行实时检测和保存数据,设计了一种基于STM32F103ZET6单片机的雪橇式减震器检测设备。设备利用压力传感器和光栅尺分别完成减震器在压缩过程中,对静载荷与压缩距离的采集并转换为数字信号,信号在减震器压缩过程中的特定位置被采集,将采集到的信号通过无线模块上传至上位机;以C#平台开发的上位机作为收集、处理下位机传入的静载荷、压缩距离的信号,最后借助图形用户接口控件实现静载荷、压缩距离的曲线显示,将采集到的数据使用SQL数据库实现保存,以便于操作管理员读取和历史查询。测试结果表明：雪橇式减震器检测装置可以完成对减震器的自动化检测。     

基于STM32的凝结水液位监控系统的设计与实现

为降低PLC控制单容器液位控制系统的设计难度及成本,本系统选用STM32和STC89C51分别作为上位机与下位机的处理器,设计了基于Modbus-RTU协议的液位监控系统;实现了数据实时采集、显示与报警功能;采用PID算法很好的实现了凝结水液位恒值控制,满足了设计要求;最后给出了系统的实物图和测试结果。实验表明,该系统经济实用,抗干扰能力强,可以在工业控制中广泛使用。     

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.     

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。     

Implementing the Deutsch's algorithm with spin-orbital angular momentum of photon without interferometer

Deutsch's algorithm is the simplest quantum algorithm which shows the acceleration of quantum computer. In this paper, we theoretically advance a scheme to implement quantum Deutsch's algorithm in spin-orbital angular momentum space. Our scheme exploits a newly developed optical device called "q-plate", which can couple and manipulate the spin-orbital angular momentum simultaneously. This experimental setup is of high stability and efficiency theoretically for there is no interferometer in it.     

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。     

高精度控制多泵浦实现宽带平坦的拉曼放大

设计了基于PID控制技术的高精度激光器温度控制和功率控制模块。激光器驱动电流控制精度为0.1mA,系统温漂小于25mK,实现了泵浦激光器24h波长漂移小于0.02nm。依据遗传算法,采用5波长大功率半导体激光器后向泵浦和100.8km色散位移光纤,实现了带宽为90nm、增益平坦度为0.87dB的拉曼放大。     

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.     

三模冗余计算机系统在深潜救生艇舵机控制中的应用研究

随着海洋技术的发展,潜艇的应用越来越广泛,在深海下潜艇一旦出事故很难像陆地上一样进行救援,因此深潜救生艇的应用必不可少;而深潜救生艇在水下航行中难免会发生故障,针对舵机可能发生的故障,设计了一种应用于深潜救生艇控制系统的TMR(triple modular redundancy)运动控制计算机系统;该系统以研究能满足于高可靠性系统的冗余技术为立足点,采用故障检测算法和表决算法,研究适用于它的冗余管理方案,以最大限度的提高冗余系统的故障容错能力;最后为验证设计方案的可行性,设计了故障模拟实验,将设计的TMR运动控制计算机系统应用于深潜救生艇的舵机控制中,用于验证冗余设计方案以及故障检测算法和表决算法的可行性;通过仿真结果证明了该控制系统对深潜救生艇舵机控制的有效性。     

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.