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关键词： 微反应器   虚拟仪器   LabVIEW   模糊PID   Smith预估器  

摘要： “微反应器”是一种单元反应界面宽度为微米量级的化学反应系统,是传统工业化学反应系统的微型化成果,却具有传统的反应系统所不具备的优点。微反应器是20世纪90年代兴起的微化工技术,是当今精细化工、制药等行业最具创新的技术之一。微反应器的出现也给相应配套控制系统的设计带来了新的要求。 微反应器由于其自身具有的精细、灵活、经济的特点,因而对于相应的控制系统也要求控制精度高、配置灵活、成本低。论文针对微反应器的上述特点设计了一套基于虚拟仪器技术的控制系统,实现了对微反应器内化学反应过程的监测与控制。 论文针对微反应器控制系统对灵活性和通用性的要求,构建了一套基于硬件模块结构和软件组态模式的自动控制系统。其中,硬件由现场总线耦合器,I/O模块,上位机,以及微反应器组成,采用拼接的方法,实现了系统硬件的设计模块化,并可在主程序中方便地完成用户对I/O端口的配置。软件方面,系统采用LabVIEW作为软件平台, TwinCAT作为I/O系统的软件接口,解决了LabVIEW与TwinCAT之间的通信问题,并实现了基于LabVIEW的数据显示、数据库操作、控制算法、远程通信等功能。通过I/O系统的模块化和LabVIEW软件的组态功能,使得控制系统对不同的化学反应过程表现出灵活性和通用性的特点。 控制算法方面,论文以草甘膦合成反应的温度控制作为研究对象,分析了控制对象的动态模型。针对其模型参数的不精确和时变,以及控制中存在大时滞的问题,论文提出了改进型Smith预估器和模糊自适应PID控制器相结合的控制策略。同时对常规PID,模糊PID,以及基于改进型Smith预估器的模糊PID控制策略做了比较,通过Matlab仿真,验证了新算法的有效性,使系统的控制效果有了很大的改进。 本系统经过实际测试使用,运行稳定,可靠性高,取得了良好的监控效果。同时拥有界面友好、操作简单、配置方便、通用性强、性价比高等优点,在微反应器刚刚开始发展的工业界,具有广阔的应用前景。

关键词： 血管壁   无创检测   谱分析  

摘要： 研究背景:现代医学研究发现,人体心血管疾病的发生与人体血管的弹性功能和几何形态有着紧密的联系。当某种病变一旦在血管里形成,它必然会改变该血管的几何形态和力学弹性性质,所以对人体血管弹性功能的早期检测是现代血管疾病检测的热点之一。目前检测血管壁弹性功能的方法多种多样,但存在明显的不足。 研究目的:在先前研究的基础上,本研究着眼于设计出新的血管壁动态信息(Vascular wall dynamic information, VWDI)的检测和处理方法,并根据这种检测和处理方法设计出一套可行的检测与分析系统。本研究将谱分析技术应用于VWDI的分析处理,从而提出一种新的血管壁动态信息的分析方法。为今后进一步通过大量的临床实验,确定血管壁弹性功能的研究方法、检测指标的确定以及确定血管壁弹性功能检测指标的参考值范围奠定了理论和临床应用基础. 研究方法:本研究结合血管壁动态信息的提取理论和虚拟仪器检测技术,设计血管壁动态信息的检测方法;通过虚拟仪器中的Datasocket技术,设计血管壁动态信息的远程传输方法;根据FIR滤波器的设计思想,设计血管壁压力波(Pressure displacement wave ofvascular wall,PDWVW)信号的滤波方法。将功率谱分析的理论运用在血管壁动态信息的分析中,提出了血管壁动态信息的分析方法。 研究结果:完成了血管壁动态信息的远程传输和采集过程的远程控制,滤除了PDWVW信号中的工频干扰。得出了正常人和血管病患者PDWVW信号及其速度波信号的典型波形图。信号功率谱分析的结果表明:正常人组和病人组除了C信号和F信号的G参数差别没有统计学意义外,其他所有信号参数的差别具有统计学意义。 研究结论:本研究在LabVIEW平台下,使用普通采集卡,完成了数据的采集。通过对一定数量人群的临床检测发现,基于本研究所提出的检测方法而设计的血管壁动态信息检测系统能够科学地检测血管壁动态信息。得出了正常人和血管病患者血管壁压力位移波及其速度波差别具有统计学意义的分析结果。

关键词： UPS   神经网络   虚拟仪器   故障诊断  

摘要： UPS是一种能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。本文在概述了UPS发展现状及UPS故障诊断研究现状的基础上,分析了目前在UPS故障诊断方面存在的问题。针对本公司的在线互动式UPS,搭建相应的硬件平台,运用神经网络理论和虚拟仪器技术构件软件平台,设计开发了一种在线互动式UPS的故障诊断系统。为UPS故障诊断提供了一种新的分析方法,对于UPS故障诊断和整机安全运行具有重要的实际意义。 传统的UPS故障诊断的方法是根据人类积累的经验和数据,对设备的故障及其发展变化进行诊断和估计。这种方法的工作效率低,而且会出现维修不足,盲目维修等问题。针对这些问题,本文采用了神经网络中的BP网络作为诊断模型,并结合了虚拟仪器技术,对UPS进行测试,同时对测试未通过的UPS的故障进行分类、分析,给出故障点和诊断建议,从而更有效地完成对UPS不间断电源的故障诊断,并且在实际应用中取得了比较好的效果。

关键词： 软件定义   硬件   仪器系统   测试测量   虚拟仪器技术   无线标准   LabVIEW   自定义   FPGA   测试需求   模块化  

摘要： "现今不容乐观的全球经济现状使得越来越多的公司寻求现有测试工程技术的替代品。工程师们逐渐倾向于借助于以软件定义的仪器系统和最新商业技术,在减少测试总成本的条件下获得更高性能和灵活性的效果。"——NI市场部(测试与测量)副总裁Eric Starkloff三十多年来,作为测试测量行业的创新者和虚拟仪器技术的领导者,National Instruments一直致力于为工程师和科学家们提供一个通用的软硬件平台,用于科技应用和工程创新。伴随着测试需求的多样化和复杂化,这种以软件为核心的测试策略正逐渐成为行业主流的技术,并得到广泛的应用,在提高效率的同时降低测试成本。在新兴商业技术不断涌现的今天和未来,测试测量行业正呈现出五个重要的发展方向。

关键词： 虚拟仪器   谐波   谐波检测   LabVIEW  

摘要： 简要概述了虚拟仪器的概念,并介绍了在LabVIEW平台上开发的谐波检测系统。

关键词： GPS   北斗   时频比对   时间间隔测量   多通道测量   虚拟仪器技术  

摘要： 时间是最重要的物理量之一。在同准确度情况下对各种标准时间信号进行的量值比较(即时频比对)也一直是科学研究中的重点。随着电子技术的飞速发展和高精度时间间隔测量方法的不断创新,以及高精度时间标准在国民生活、科研活动以及国防工程中的重要性不断提高,时频比对系统的开发与研究已经成为国内外电子与测量领域的研究热点。 时间间隔测量是时频比对系统的核心。本文首先综述了各种不同的时间间隔测量方法,并对其优、缺点和实用性进行了分类比较。在分析“北斗/GPS双模授时站间同步系统”授时性能检测指标的基础上,提出了基于DCM(数字时钟管理器)的量化时延时间间隔测量方法;同时,充分利用大规模可编程逻辑器件在硬件通用性、编程灵活性和IP核等资源方面的优势,提出一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的多通道时频比对系统设计方案。文中给出了系统设计框图,采用EDA工具分别对时间间隔测量、状态分析、多通道串口通信、频率校准等模块进行了编程设计、时序仿真和功能验证,完成了包括电源模块、RS232接口电路、RS485接口电路、频率校准电路、JTAG调试接口的全部硬件电路模块的设计和制作;并且,采用虚拟仪器技术设计了上位机软件,实现了数据通信、海量数据存储、实时动态数据与图像显示、超限报警等功能。 系统联机调试和实验数据分析表明:在10M高稳时钟输入的条件下,本文设计的多通道时频比对系统的测量精度达到或超过1.67ns,较常用的电子计数法精度提高了近20倍,最大测量误差减小到原来的8%。总的来说,本设计能满足“北斗/GPS双模授时站间同步系统”产品测试和出厂检测的要求,具有一定的实用价值和推广应用价值。

关键词： 再生制动   开关磁阻电机   虚拟仪器技术   数据采集系统   试验台  

摘要： 再生制动系统就是在车辆制动时,将车辆行驶动能转化为其它形式的能量储存起来,在车辆启动或加速行驶时再次加以利用的装置或系统。这种系统属于新型的节能装置,在未来的混合动力汽车及纯电动汽车上将有广泛的运用。在能源问题越来越突出的今天,节约能源已成为所有行业的发展目标之一。再生制动系统,将原本摩擦制动耗散的能量,部分回收再利用,有效地提高了车辆的能量效率。 本论文的研究内容是江苏省高校自然科学重大基础项目“汽车制动能量再生理论与方法”(05KJA58007)和江苏省汽车工程重点实验室开放基金项目“电储能式车辆再生制动系统实验研究”(QC2006-06)的重要组成部分,在搭建的试验台架上进行再生制动系统实验方法的研究。主要工作包括了以下几个方面: 1、从来理论上分析了开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor缩写SRM)在再生制动系统中运用的可行性,并进行了建模仿真分析。 2、根据试验目标和需求,开发了基于虚拟仪器技术的数据采集系统,其中包括数据采集模块和控制模块。 3、进行了试验台的调试。包括各个部件的单独调试,系统集成调试。 4、制定评价指标,根据评价指标制定了试验方案并进行台架试验。 5、对全文进行总结,提出不足之处。

关键词： 测控系统   CAN总线   虚拟仪器技术   Labwindows/CVI  

摘要： 本文根据奥运森林公园地热空调系统这一实际课题,介绍了一种基于CAN总线技术且同时综合运用虚拟仪器技术、计算机技术、通信技术、网络技术等多种技术模式的测控系统。该系统将CAN总线通信网络、标准串口通信网络、GPRS网络和Internet网络有力地融和于同一测控网络之中,为使用者提供全天候全方位的测控服务。 本文前两章从课题背景和理论分析入手,说明了课题的研究方向;而后在第三章结合实际工程阐述了测控系统的设计与研究过程,该章最后对工程实施过程中的几个重要的环节做了叙述和归纳;在第四章数据分析一章中介绍了根据测量结果对系统进行误差校正的过程。 系统的设计分为软件和硬件两部分。硬件系统的设计分为三层:上位机控制层、网络通信层和智能测试节点层。工程中通过合理的线路设计将三个分层中不同的物理设备有效地组织在同一测控网络中。本课题在Labwindows/CVI虚拟仪器开发环境中完成了软件系统的设计,它是一个ANSI C开发环境。整个系统的控制软件分为三个部分:用户界面、物理设备驱动和数据通信控制。三个部分既相互独立又紧密联系,依托合理的结构设计和时序设计,有序的组合在一起,协调控制整个测控系统的运行。 该测控系统在实际工程环境中实现了实时测控和远程测控等功能,长期稳定运行,性能良好。本文的最后一章对该系统的设计和研究工作做了总结和展望。

关键词： 电子散斑剪切干涉   相移   LabVIEW   MATLAB   图像处理  

摘要： 电子散斑干涉技术是一种测量物体表面微小形变的非接触式测量技术,近年来获得了快速发展。本文把虚拟仪器技术引入电子散斑剪切干涉仪,使得仪器可以根据需要添加测量模块,方便功能扩展。基于LabVIEW编写了仪器控制程序,实现了闭环相移控制、剪切控制等功能,并利用LabVIEW与MATLAB的混合编程实现图像处理,在LabVIEW环境下设计了软件界面,实现了仪器控制及图像采集处理的结合,并利用该系统进行了测量金属铝板及橡胶形变的实验研究。进行了空间滤波、频域滤波、小波滤波等多种去噪算法以及位相提取算法和解包裹算法的研究,计算了与物体变形有关的离面位移导数,最后利用相关系数对实验结果进行了分析。 论文完成的主要工作 1.分析了电子散斑干涉测量技术的基本原理,阐述了散斑场的基本性质;讨论了散斑干涉测量的实现方式及散斑干涉条纹图的生成方法,给出了数字散斑相关测量的基本原理及相关系数公式。 2.基于LabVIEW编写了PCI6251型数据采集卡控制程序,完成了步进电机及压电陶瓷的控制,实现了剪切量调节、相移闭环控制等功能。 3.以LabVIEW8.5作为开发平台设计了干涉仪控制软件,进行控制量的计算及散斑图像采集及处理,并且控制干涉仪各部件的工作状态。利用LabVIEW与MATLAB的混合编程实现图像处理,简化了图像处理的过程。 4.建立了针对电子散斑干涉条纹图的图像处理过程,基于MATLAB编程实现了散斑图的空间滤波、频域滤波、小波滤波、位相提取及解包裹算法,并通过Matlab Script节点技术使其在后台提供大型图像处理算法。 5.进行了测量金属铝板及橡胶形变的实验研究,采用相移技术得到了与物体变形有关的包裹位相图并进行解包裹计算,得到了与铝板及橡胶变形有关的离面位移导数分布,最后建立了散斑相关系数分布图并对实验结果进行了分析。

关键词： UPS电路板   测试   虚拟仪器   粗糙集理论  

摘要： 电路板的测试已进入了一个崭新的时代,越来越受到人们的重视。在UPS行业,为了使测试员能快捷、方便的建立测试环境,需要有相应的UPS电路板测试平台,包括信号测量、动作执行、故障诊断、数据存储以及操作界面等。 目前,一些大公司的检测平台和设备虽然功能强大,但成本较高,占用面积较大,通用性强而针对性不足,容易造成资源浪费,并不能适合各个企业的实际需求。 UPS电路板测试平台的开发重点在于硬件环境的搭建、故障诊断算法的选择和软件编制。本文针对UPS电路板的测试,采用虚拟仪器技术,搭建了硬件测试环境,获取了更多的故障信息;运用粗糙集理论,对故障信息进行了有效的分类;使用Agilent的VEE设计了图形化测试界面,在实际应用中取得了比较好的结果。