緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

根據(jù)某省電力公司的具體情況，本文所設(shè)計(jì)的電力行業(yè)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)倉庫架構(gòu)、數(shù)據(jù)訪問架構(gòu)以及元數(shù)據(jù)管理等。

1.2ETL設(shè)計(jì)

用OWB（OracleWarehouseBuilder）工具對(duì)ETL進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，其任務(wù)為偵測(cè)ETL事件，以便啟動(dòng)處理過程，同時(shí)跟蹤ETL處理日志。ETL的處理過程如下：通過Excel導(dǎo)入管理工具或者OWB將數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載到ODS層的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的增量數(shù)據(jù)庫中；將ODS層的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的增量庫的數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載到ODS層的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的歷史庫；將ODS層的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的歷史庫的數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載到ODS層的統(tǒng)一視圖信息區(qū)的增量庫；將ODS層的統(tǒng)一視圖信息區(qū)的增量庫的數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載到ODS層的統(tǒng)一視圖信息區(qū)的全量庫；將ODS層的統(tǒng)一視圖信息區(qū)的全量庫的數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載到ODS層的對(duì)外數(shù)據(jù)服務(wù)接口區(qū)；將ODS層的統(tǒng)一視圖信息區(qū)的全量庫的數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、加載到DW（數(shù)據(jù)倉庫）層。

1.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.3.1ODS設(shè)計(jì)

存放經(jīng)過清洗、轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)化以后的數(shù)據(jù)，并對(duì)外提供數(shù)據(jù)服務(wù)。為企業(yè)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖，滿足業(yè)務(wù)部門實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)部門間對(duì)企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)共享的需求。因此將ODS設(shè)計(jì)劃分為兩大部分：數(shù)據(jù)區(qū)、服務(wù)區(qū)。并按主題進(jìn)行組織、近實(shí)時(shí)的集成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以便最終用戶能夠快速查詢近期細(xì)節(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

1.3.2DW（數(shù)據(jù)倉庫）設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)倉庫模型分為兩個(gè)區(qū)域：核心數(shù)據(jù)區(qū)（企業(yè)核心數(shù)據(jù)歷史細(xì)節(jié)區(qū)域）和輕度匯總數(shù)據(jù)區(qū)。核心數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)依據(jù)企業(yè)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是每個(gè)實(shí)體都要加上相應(yīng)的時(shí)間戳。核心數(shù)據(jù)區(qū)的模型相對(duì)穩(wěn)定。輕度匯總數(shù)據(jù)區(qū)的模型設(shè)計(jì)依賴于分析需求。數(shù)據(jù)倉庫模型是符合3NF的帶有時(shí)間戳的關(guān)系模型。具體操作時(shí)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)倉庫需求進(jìn)行分解，按業(yè)務(wù)主題進(jìn)行組織，將業(yè)務(wù)主題相關(guān)的數(shù)據(jù)組織成主題域，并對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.3.3DM（數(shù)據(jù)集市）設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)集市的數(shù)據(jù)分為兩類：一類是基于數(shù)據(jù)倉庫的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)或輕度匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析，另外一類數(shù)據(jù)是基于統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)一步分析挖掘的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集市的建模方法是通過調(diào)研企業(yè)經(jīng)營(yíng)的戰(zhàn)略目標(biāo)、綜合查詢分析系統(tǒng)、同業(yè)對(duì)標(biāo)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理目標(biāo)、業(yè)務(wù)報(bào)表等，對(duì)這些資料進(jìn)行分析。根據(jù)一體化平臺(tái)關(guān)于分析主題進(jìn)行細(xì)化，構(gòu)建統(tǒng)一的核心數(shù)據(jù)集市模型。數(shù)據(jù)集市模型采用星形模型建模。

1.4元數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)

元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在專用的數(shù)據(jù)庫中。有一類獨(dú)立于其它工具，被稱為元數(shù)據(jù)知識(shí)庫（MetadataRepository）的工具，它們?yōu)樵獢?shù)據(jù)提供一個(gè)集中的存儲(chǔ)空間。本設(shè)計(jì)中采用基于OracleOWB（OracleWarehouseBuilder）的元數(shù)據(jù)管理方案，各個(gè)工具集中通過OWB進(jìn)行管理其中，元數(shù)據(jù)管理流程主要包括：元數(shù)據(jù)獲取流程（手動(dòng)和自動(dòng)）、元數(shù)據(jù)訪問權(quán)限管理流程以及元數(shù)據(jù)流程。元數(shù)據(jù)知識(shí)庫通過元數(shù)據(jù)獲取流程，來整合多個(gè)源（工具、數(shù)據(jù)庫和流程）中的不同元數(shù)據(jù)。通過元數(shù)據(jù)獲取流程，將元數(shù)據(jù)存入知識(shí)庫中后，為了有效的維護(hù)和管理元數(shù)據(jù)，保持其對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的有效性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性，還需要完成許多管控工作。元數(shù)據(jù)的方式有很多種：包括從屬關(guān)系圖（dependencydiagrams），數(shù)據(jù)沿襲表（datalineage），影響分析（impactanalysis），高級(jí)搜索，柔性報(bào)表，元數(shù)據(jù)術(shù)語表等。在實(shí)際工作中，應(yīng)該有一套具體的流程來使用這些元數(shù)據(jù)方式，使得用戶的查詢請(qǐng)求能得到及時(shí)有效的反饋。

篇（2）

2機(jī)械臂控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

采摘機(jī)械臂要實(shí)現(xiàn)其特定的動(dòng)作離不開控制系統(tǒng)的支持，其控制系統(tǒng)主要由AVR主控板和舵機(jī)控制擴(kuò)展板組成，此外還有一些輔助的硬件模塊。例如，使其系統(tǒng)穩(wěn)定工作的開關(guān)電源模塊、調(diào)整工作姿態(tài)的鍵盤模塊、實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的顯示模塊和語音播報(bào)模塊。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上的監(jiān)控，設(shè)計(jì)了基于MAX232的串行通信接口。

3機(jī)械臂控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

機(jī)械臂控制系統(tǒng)軟件主要由主控板控制程序和上位機(jī)監(jiān)控程序兩部分組成。采摘機(jī)械臂主程序流程如圖8所示。整個(gè)程序主要是通過鍵盤模塊上按鍵的控制來切換操作模式，也可以在上位機(jī)設(shè)計(jì)的監(jiān)控軟件中來進(jìn)行模式的選擇判斷。主程序主要由單自由度功能模式、多自由度功能模式、軌跡規(guī)劃功能模式這3種工作模式組成，通過這3種工作模式，可以完整的展示采摘機(jī)械臂的整體自由度配合情況。為了在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的監(jiān)控，借助于Labview軟件設(shè)計(jì)了機(jī)械臂上位機(jī)控制系統(tǒng)。Labview使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式［6］。根據(jù)需求選擇合適的控件并進(jìn)行合理的布局，就可以構(gòu)建一個(gè)美觀的儀器儀表界面。設(shè)計(jì)的控制界面如圖9所示，該界面包含有六個(gè)舵機(jī)的數(shù)據(jù)監(jiān)控轉(zhuǎn)盤、串口通訊設(shè)置、速度調(diào)節(jié)滑塊、按鍵模塊。通過RS232通信協(xié)議該監(jiān)控軟件可以實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)對(duì)六個(gè)自由度轉(zhuǎn)角和方向的控制，其中舵機(jī)轉(zhuǎn)盤上的數(shù)值代表脈寬值，其可調(diào)整的范圍為500～2500μs，代表舵機(jī)相應(yīng)的角度為0°～180°。在上位機(jī)上的控制信號(hào)發(fā)送給AVR主控制板，主控制板對(duì)接收到的上位機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將需要的運(yùn)動(dòng)形式及參數(shù)發(fā)送給舵機(jī)控制板，各個(gè)舵機(jī)根據(jù)接收到的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作響應(yīng)。

篇（3）

2人員闖入室內(nèi)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

為了能準(zhǔn)確的檢測(cè)到人體入侵，本設(shè)計(jì)采用了主動(dòng)式紅外檢測(cè)方式，主動(dòng)式紅外需要一個(gè)紅外發(fā)射管以及一個(gè)紅外接受管，正常情況下，兩個(gè)管子之間由紅外線連通，但是當(dāng)有人入侵時(shí)，紅外線被阻隔。紅外對(duì)管跟單片機(jī)相連的電路圖如圖2所示圖中紅外接受管串聯(lián)了一個(gè)1K的電阻，而紅外發(fā)射管串聯(lián)了一個(gè)500R的電阻。同時(shí)在紅外接收管的正極端接到了單片機(jī)P32口，當(dāng)接受管能正常接收到紅外光時(shí)，P32為低電平，相反，當(dāng)接收不到紅外光時(shí)，P32為高電平。

3人員闖入報(bào)警設(shè)計(jì)

當(dāng)有人入侵的時(shí)候，除了做到遠(yuǎn)程短信報(bào)警，也需要有本地報(bào)警，起到震懾罪犯的作用，本設(shè)計(jì)中本地報(bào)警就采用了蜂鳴器。蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)采用單片機(jī)的P2.4口，由于蜂鳴器需要較大的電流來工作，單片機(jī)純IO口無法達(dá)到那么大的電流，因此需要外接三極管來放大電流。三極管采用的是PNP型三極管，當(dāng)P2.4為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的正極為高電平，就會(huì)響起來。圖3是其連線圖。

4按鍵電路

本設(shè)計(jì)除了主動(dòng)檢測(cè)人體入侵和自動(dòng)報(bào)警外，還需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，比如要設(shè)置主人電話號(hào)碼，設(shè)置當(dāng)前時(shí)間，查詢報(bào)警記錄等等，這就需要用到人機(jī)交互功能，這里采用了四個(gè)按鍵作為人機(jī)交互設(shè)備，此按鍵屬于微動(dòng)開關(guān)，每個(gè)按鍵上都用了10K的上拉電阻，當(dāng)按鍵沒有被按下時(shí)，按鍵所對(duì)應(yīng)的IO口固定為高電平，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，IO口直接跟地短路了，所以IO口為低電平，單片機(jī)就是讀取IO口的高低電平來判斷是否有按鍵被按下。

篇（4）

從目前潿洲島的旅游資源特點(diǎn)大概可以分為如下幾大類別：一是自然景觀，如火山巖自然風(fēng)景（最為特色）、滴水丹屏、五彩灘等亞熱帶海灘風(fēng)光；二是歷史人文景觀，如哥特式天主教堂、媽祖廟等宗教文化；三是客家生活體驗(yàn)，如農(nóng)家樂、漁家樂等民風(fēng)民俗；四是海洋旅游度假體驗(yàn)，如潛水看珊瑚、沙灘游樂、海鮮餐飲、海洋觀光等。從潿洲島現(xiàn)有的資源入手進(jìn)行整合與分類，根據(jù)景點(diǎn)資源的特色來進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

（二）突出地域文化的基因

潿洲島獨(dú)特的地域文化，便是本島的客家文化與外來西方宗教文化的融和，傳統(tǒng)漁獵文明與現(xiàn)代海洋旅游結(jié)合，傳統(tǒng)與現(xiàn)代，東方與西方文化在這不足25平方公里的小島上和諧共存。設(shè)計(jì)師們?cè)谠O(shè)計(jì)具有潿洲島文化氣質(zhì)的導(dǎo)視系統(tǒng)時(shí)，就必須融入潿洲島獨(dú)特的地域文化，塑造出個(gè)性化名片。這是讓人能夠用來區(qū)分不是在韓國(guó)濟(jì)州島、美國(guó)夏威夷，或是塞班島的一個(gè)重要舉措。綜合潿洲島的地域文化特征，在進(jìn)行旅游景點(diǎn)導(dǎo)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要突出三大文化基因，即客家文化基因、宗教文化基因、海洋文化基因，其中客家文化是主導(dǎo)，宗教文化是補(bǔ)充，海洋文化是基礎(chǔ)。因此，在進(jìn)一步認(rèn)清潿洲島旅游發(fā)展所擁有的獨(dú)特文化優(yōu)勢(shì)、區(qū)位優(yōu)勢(shì)、氣候優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)的前提下，方能形成不可替代、不可復(fù)制的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，這種發(fā)掘與整合使得使?jié)迧u更具獨(dú)特魅力。

（三）視覺元素的國(guó)際化特色

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的深化，潿洲島作為國(guó)際旅游島的發(fā)展定位已逐步清晰，而作為視覺符號(hào)呈現(xiàn)出來的景點(diǎn)導(dǎo)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更是成為外國(guó)游客了解潿洲島最為直觀、便捷的方式。視覺導(dǎo)視的國(guó)際化定位設(shè)計(jì)，即在圖形符號(hào)、語言文字、色彩設(shè)計(jì)、構(gòu)成方式等視覺要素的設(shè)計(jì)時(shí)要考慮國(guó)際化趨勢(shì)。在突出潿洲島獨(dú)特的地域文化優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，還能結(jié)合當(dāng)下時(shí)尚要素和國(guó)際化潮流，能將設(shè)計(jì)的感覺和理性結(jié)合起來，能將中國(guó)東方古老文明用時(shí)尚化視覺元素表現(xiàn)出來。

篇（5）

電傳飛機(jī)控制系統(tǒng)的核心應(yīng)用技術(shù)是飛控計(jì)算機(jī)，通過飛控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析和程序預(yù)設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)化控制盒管理。結(jié)合本型號(hào)飛機(jī)的實(shí)際情況，工作人員在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了多種方案的甄選，最終確定將飛控計(jì)算機(jī)與伺服控制回路綜合在一起，采用3×2余度配置，本系統(tǒng)需要三臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的連接，因?yàn)檫M(jìn)行了大膽的技術(shù)嘗試，同時(shí)又結(jié)合了國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的飛機(jī)控制技術(shù)，所以這套設(shè)計(jì)方案是比較科學(xué)相對(duì)合理的，具有可操作性。每臺(tái)計(jì)算機(jī)有兩個(gè)通道：工作通道：根據(jù)輸入信號(hào)計(jì)算機(jī)控制面偏轉(zhuǎn)指令，并且驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的控制面；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊、伺服回路模塊與電源模塊等。監(jiān)控通道：用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)指令的正確性；包括CPU模塊、輸入輸出控制模塊、總線模塊與電源模塊等。

1.2作動(dòng)器

升降舵、副翼和方向舵均采用電液伺服作動(dòng)器，電液伺服作動(dòng)器具有故障監(jiān)控功能和旁通功能，在故障失效后自動(dòng)轉(zhuǎn)入旁通功能，不影響其它作動(dòng)器工作。單個(gè)舵面所有電液伺服作動(dòng)器均失效后，轉(zhuǎn)入旁通功能，保持一定的阻尼，該舵面處于阻尼浮動(dòng)狀態(tài)。2.2.1升降舵作動(dòng)器每個(gè)升降舵面采用2臺(tái)臺(tái)電液伺服作動(dòng)器并聯(lián)安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺(tái)電液伺服作動(dòng)器具有單獨(dú)控制單個(gè)升降舵面的能力，左右兩個(gè)升降舵面共采用4個(gè)電液伺服作動(dòng)器，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，升降舵作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制升降舵偏轉(zhuǎn)。2.2.2副翼作動(dòng)器每個(gè)副翼采用2臺(tái)電液伺服作動(dòng)器并聯(lián)安裝，同步工作，具有力均衡功能。每臺(tái)電液伺服作動(dòng)器具有單獨(dú)控制單個(gè)副翼的能力，左右兩個(gè)副翼共采用4個(gè)電液伺服作動(dòng)器，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，副翼作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制副翼偏轉(zhuǎn)。2.2.3方向舵作動(dòng)器在方向舵上并聯(lián)安裝3臺(tái)電傳控制的電液伺服作動(dòng)器，同步工作，具有力均衡功能。方向舵作動(dòng)器接受飛控計(jì)算機(jī)指令，控制方向舵偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)航向控制，需3套液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。

1.3傳感分系統(tǒng)

傳感器分系統(tǒng)負(fù)責(zé)所有的數(shù)據(jù)傳輸和接收，是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。一方面需要及時(shí)接收信息，另一方面還要對(duì)接收到的信息進(jìn)行篩選和分類，最終利用具有關(guān)聯(lián)性的安全信息，具體包括駕駛員指令傳感器、飛行運(yùn)動(dòng)傳感器和大氣數(shù)據(jù)傳感器三個(gè)部分。駕駛員指令傳感器顧名思義，就是將操作人員的操作數(shù)據(jù)和操作動(dòng)作，以數(shù)據(jù)的形式傳輸給計(jì)算機(jī)裝置；飛機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器將飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中的所有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行敏感處理和數(shù)據(jù)傳送；所有的數(shù)據(jù)最終通過大氣數(shù)據(jù)傳感器統(tǒng)一進(jìn)行匯總和分析。需要進(jìn)行強(qiáng)調(diào)的是，為了保證飛機(jī)運(yùn)行的安全和信號(hào)的穩(wěn)定，以上三種數(shù)據(jù)傳輸工作不能應(yīng)用飛機(jī)上的航電總線，需要安裝獨(dú)立的信號(hào)傳輸線。確保所有數(shù)據(jù)的可靠性。

1.4控制顯示分系統(tǒng)

控制顯示系統(tǒng)是操作人員進(jìn)行飛機(jī)控制的主要參考數(shù)據(jù)來源，操作人員需要根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)采用相應(yīng)的操作程序。顯示的信息量大，信息復(fù)雜，主要包括幾下幾種重要的數(shù)據(jù)：（1）人工進(jìn)行系統(tǒng)控制的程序指示數(shù)據(jù)，主要包括提醒操作人員進(jìn)行系統(tǒng)切換的信息和操作人員進(jìn)行不同模式轉(zhuǎn)換的信息等；（2）系統(tǒng)運(yùn)行的安全性顯示。包括系統(tǒng)常規(guī)運(yùn)行下的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出的警示信息以及相應(yīng)應(yīng)急自動(dòng)處理信息；（3）系統(tǒng)定期檢測(cè)和維護(hù)的信息。電傳控制系統(tǒng)需要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，顯示系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定好的程序提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)的操作和管理。

2控制律設(shè)計(jì)概略

電傳飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了駕駛員操縱指令（桿位移或桿力）與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)參量響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的控制，從而使飛行控制“目標(biāo)”由原機(jī)械操縱系統(tǒng)的舵面偏角操縱，變成了對(duì)飛機(jī)響應(yīng)的控制。作為某型飛機(jī)電傳飛行系統(tǒng)控制模態(tài)包括基本模態(tài)和自動(dòng)飛行控制模態(tài)。基本模態(tài)包括主控制模態(tài)、獨(dú)立備份模態(tài)及主動(dòng)控制功能；其中主控制模態(tài)與獨(dú)立備份模態(tài)是系統(tǒng)必須具備的兩個(gè)基本控制模態(tài)。主控制模態(tài)包括控制增穩(wěn)、中性速度穩(wěn)定性、飛行參數(shù)（法向過載，迎角限制和滾轉(zhuǎn)速率等）邊界限制與慣性耦合抑制等功能；其中控制增穩(wěn)功能是電傳飛行控制系統(tǒng)最基本的工作模態(tài)，在整個(gè)飛行包括內(nèi)全時(shí)、全權(quán)應(yīng)用。獨(dú)立備份模態(tài)是電傳飛行控制系統(tǒng)的備份模態(tài)，是獨(dú)立于所有的其他控制律模態(tài)的應(yīng)急工作模態(tài)。

篇（6）

2融合算法與控制算法

2．1基于卡爾曼濾波的姿態(tài)解算算法利用加速度計(jì)對(duì)重力矢量進(jìn)行觀測(cè)，以觀測(cè)值同重力常量的誤差值修正陀螺對(duì)姿態(tài)角的測(cè)量值，設(shè)計(jì)卡爾曼濾波器對(duì)狀態(tài)進(jìn)行融合估計(jì)［10］。根據(jù)該方案，傳感器信息融合處理過程如下:1)利用式(6)計(jì)算更新四元數(shù)，并轉(zhuǎn)換為姿態(tài)角。2)觀測(cè)矩陣

2．2控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型根據(jù)平地鏟運(yùn)動(dòng)特征，建立平地鏟的抽象物理模型，如圖3所示。按以下方法建立平地鏟運(yùn)動(dòng)的載體坐標(biāo)系xoy:以平地鏟質(zhì)心o為零點(diǎn)，系統(tǒng)輸入量x為液壓系統(tǒng)閥芯位移，輸出量y為油缸位移，平地鏟轉(zhuǎn)動(dòng)傾角為θ，建立傳遞函數(shù)模型。

2．3控制器的算法設(shè)計(jì)

2．3．1適用于平地鏟運(yùn)動(dòng)的控制算法考慮水田激光平地機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)，控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上必須保證平地鏟在傾角角度情況下能夠迅速回位到水平位置，并且盡量減少超調(diào)和避免振蕩。傳統(tǒng)PID控制有較好的適應(yīng)性，但是還不能提供最優(yōu)控制，其結(jié)果是導(dǎo)致超調(diào)失效而影響控制效果。目前，基于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)控制在工業(yè)中得到應(yīng)用，其特點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確反映信號(hào)的變化趨勢(shì)，產(chǎn)生有效的早期修正信號(hào)，以增加系統(tǒng)的阻尼程度，從而改善系統(tǒng)的穩(wěn)定度［12］。本文鑒于非線性系統(tǒng)近似最優(yōu)PD控制的特性，引入其算法，針對(duì)平地機(jī)做出相應(yīng)修改，進(jìn)行相應(yīng)嘗試。控制器框圖如圖4所示，姿態(tài)測(cè)量單元提供位置反饋θ。積分控制、比例控制以及微分控制的作用如下:①積分控制放在前饋通道，其作用是抑制平地鏟在受到外界恒定負(fù)載情況下產(chǎn)生的輸出誤差，增益輸出為y0=K1θ。②比例控制作用輸出為y3，等于兩次連續(xù)位置反饋值的差值，增量y1等于信號(hào)y0減去y3，通過數(shù)字積分器累加。③微分反饋信號(hào)y2提供參考速度，其大小正比于平地鏟輸出轉(zhuǎn)速，與參考信號(hào)y1組成一個(gè)局部的速度內(nèi)環(huán)。微分控制器設(shè)計(jì)目的是適合平地鏟在大干擾情況下的操作。④系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩的參考值為Trf，送入零階保持器，輸出力矩實(shí)際值為Tcm。Tcm正比于零階保持器的輸出。

2．3．2控制器參數(shù)的確定平地鏟運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)近似于二階系統(tǒng)，有以下方程成立。

2．3．3輔助補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)采用Lyapunov再設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)輔助補(bǔ)償器以補(bǔ)償非線性部分和外界擾動(dòng)對(duì)PID控制器的影響。對(duì)于漸進(jìn)穩(wěn)定的線性系統(tǒng)，必存在實(shí)對(duì)稱正定矩陣P，滿足以下關(guān)系。

3試驗(yàn)與分析

為了驗(yàn)證本文提出的平地鏟水平控制系統(tǒng)，本文進(jìn)行融合算法的驗(yàn)證試驗(yàn)以及平地機(jī)田間試驗(yàn)。

3．1傳感器融合算法驗(yàn)證試驗(yàn)

3．1．1試驗(yàn)方法通過AHRS500GA同步測(cè)量平地鏟姿態(tài)信息并作為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，驗(yàn)證基于ADIS16355的姿態(tài)測(cè)量單元有效性。美國(guó)Crossbow公司生產(chǎn)的AHRS500GA是高精度慣性姿態(tài)測(cè)量器件，其采樣頻率為100Hz，測(cè)量精度為:航向角0．2°RMS、俯仰角0．03°RMS、橫滾0．03°RMS［15］。融合算法的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)步驟如下:①在平地機(jī)上安裝水平控制系統(tǒng)，保證系統(tǒng)坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系一致;②啟動(dòng)系統(tǒng)，人為搖動(dòng)平地鏟，同步記錄ADIS16355與AHRS500GA數(shù)據(jù);③PC平臺(tái)上運(yùn)行MatLab融合程序?qū)Σ蓸拥臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3．1．2試驗(yàn)結(jié)果分析圖5為一次典型的試驗(yàn)結(jié)果，圖5(a)為平地鏟傾角測(cè)量值對(duì)比，圖5(b)為局部放大結(jié)果。1)從圖5(a)、6(b)中可見，0～400s區(qū)間平地鏟振動(dòng)較小時(shí)，利用加速度計(jì)計(jì)算傾角值較準(zhǔn)確;當(dāng)外界擾動(dòng)導(dǎo)致振動(dòng)加劇時(shí)，誤差可達(dá)±5°以上，無法單純用加速度計(jì)解算姿態(tài)角。2)本設(shè)計(jì)姿態(tài)測(cè)量單元能準(zhǔn)確測(cè)量平地鏟動(dòng)態(tài)傾角。由圖5(b)可見，在動(dòng)態(tài)環(huán)境下融合結(jié)果能與AHRS500GA提供的參考傾角結(jié)果呈現(xiàn)良好的一致性，其誤差絕對(duì)值不超過±1°。3)通過傳感器實(shí)時(shí)判斷平地鏟運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用加速度計(jì)對(duì)重力矢量觀測(cè)值來修正陀螺漂移，可以有效降低姿態(tài)角計(jì)算誤差。

3．2平地機(jī)田間試驗(yàn)

3．2．1試驗(yàn)方法組裝好平地機(jī)的高程和水平控制系統(tǒng)，在水田進(jìn)行平地試驗(yàn)，開啟以上系統(tǒng)并保證正常工作，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。圖6所示為水田激光平地機(jī)田間作業(yè)后的場(chǎng)景，可以看出平地效果良好。

3．2．2試驗(yàn)結(jié)果分析圖7所示曲線為平地機(jī)平地過程中控制系統(tǒng)所測(cè)量的平地鏟水平傾角。田間試驗(yàn)結(jié)果分析如下:1)從圖7(a)可知，平地鏟傾角變動(dòng)基本控制在±1．5°以內(nèi)且漸進(jìn)穩(wěn)定，滿足平地機(jī)作業(yè)要求。2)從圖7(b)和7(c)可知，在外界干擾較大導(dǎo)致平地鏟晃動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，水平控制系統(tǒng)起作用，通過PWM輸出反向力矩，使平地鏟恢復(fù)到水平位置，其過程是漸進(jìn)穩(wěn)定的。3)由于在控制算法推導(dǎo)過程中，平地鏟的傳遞函數(shù)是簡(jiǎn)化和抽象的，如忽略機(jī)械連接部分的間隙、撓度，液壓油缸對(duì)于控制系統(tǒng)的響應(yīng)有延遲現(xiàn)象等，最終導(dǎo)致了控制系統(tǒng)的效果受到影響。

篇（7）

2后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

CBZ8000自動(dòng)化系統(tǒng)支持WindowsXP操作系統(tǒng)，利用SQLServer2000構(gòu)造數(shù)據(jù)庫，基于VisualBasic語言編制程序。實(shí)現(xiàn)無人值守自動(dòng)化模型，需要得到正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析。上述算法即為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B通性的驗(yàn)證，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)矩陣自動(dòng)生成可以大大降低計(jì)算工作量。進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)前要完成登陸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一定要根據(jù)不同的用戶組設(shè)置不同的權(quán)限，進(jìn)入登陸系統(tǒng)后就可以查詢各個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)，還可以查看整個(gè)變電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)(見圖3)。監(jiān)控系統(tǒng)還可以查看變壓器和進(jìn)線的調(diào)度，如感性有功電度、感性無功電度、容性有功電度、容性無功電度等。變電站出現(xiàn)故障后，會(huì)彈出報(bào)警界面，同時(shí)記錄下超限值和發(fā)生故障的時(shí)間，工作人員需要查看上邊的提示，通過保護(hù)裝置進(jìn)行操作。本設(shè)計(jì)采用的終端設(shè)備是WYD—800系列RTU，由測(cè)控設(shè)備完成初始數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，經(jīng)以太網(wǎng)由終端設(shè)備傳輸?shù)郊卣尽］^以往系統(tǒng)相比，本次設(shè)計(jì)中改進(jìn)了微機(jī)五防操作系統(tǒng)，主機(jī)可以基于規(guī)則庫中的數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯對(duì)比，并生成相應(yīng)的操作程序。操作票專家系統(tǒng)設(shè)置了5種開票方式:圖形開票、專家?guī)扉_票、調(diào)用典型票、手工開票、歷史操作票。

3遙視系統(tǒng)設(shè)計(jì)及測(cè)試

現(xiàn)有變電站一般都具有四遙系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)在這個(gè)基礎(chǔ)上增加了遙視系統(tǒng)，即遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能:監(jiān)控35kV變電站變壓器和主要設(shè)備情況;對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)消防系統(tǒng)報(bào)警;對(duì)門禁情況進(jìn)行中心控制;輔助電力生產(chǎn)減少工作量。變電站遙視系統(tǒng)設(shè)備主要有:可控?cái)z像機(jī)、煙霧傳感器、紅外傳感器、電源、計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、服務(wù)器等(見圖4)［6］。中心監(jiān)控服務(wù)器是本系統(tǒng)的核心，承擔(dān)著工作人員與前端設(shè)備聯(lián)絡(luò)的任務(wù)，其可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器模塊管理、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置、身份認(rèn)證、權(quán)限管理、視頻設(shè)備管理、鏡頭分組、報(bào)警和聯(lián)動(dòng)、中心錄像、數(shù)據(jù)檢索、電子地圖等功能。遙視系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，工作人員可以在集控站對(duì)變電站受控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程巡視，實(shí)現(xiàn)無人值守變電站的自動(dòng)控制功能，并結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)和圖像監(jiān)視系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)球形攝像機(jī)(見表1)。

篇（8）

1．1加速度采集接口設(shè)計(jì)

加速度傳感器選用具有堅(jiān)固耐用、受外界干擾小等特點(diǎn)的壓電式加速度傳感器，壓電式加速度傳感器采集對(duì)擊錘的加速度，將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電荷信號(hào)，電荷信號(hào)經(jīng)過電荷放大器的處理，最終輸出與之相對(duì)應(yīng)電壓信號(hào);最后，通過高速串行ADS8325實(shí)時(shí)高速采集電荷放大器輸出的電壓信號(hào)，獲得打擊過程中加速度變化的時(shí)域曲線，從而計(jì)算出最大打擊力和打擊能量，通過無線方式將數(shù)據(jù)傳輸給主機(jī)。STM32有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)SPI，該接口被配置成主模式時(shí)可以為外部的其他從設(shè)備提供通信時(shí)鐘。STM32與ADS8325之間通過標(biāo)準(zhǔn)SPI接口連接，STM32使用SPI的單主模式，采集加速度信號(hào)只需要ADS8325到STM32串行數(shù)據(jù)傳輸，SCK為ADS8325提供通信時(shí)鐘，將ADS8325片選管腳CS拉低則為從模式。

1．2位移采集接口設(shè)計(jì)

選用歐姆龍編碼器進(jìn)行位移數(shù)據(jù)的采集，將E6B2-CWZ6C編碼器與機(jī)械滑輪相連形成一個(gè)位移傳感器，機(jī)械滑輪的半徑為17．49mm，錘頭將移動(dòng)2×3．14R的距離，即109．9mm，即錘頭移動(dòng)109．9mm時(shí)編碼器剛好轉(zhuǎn)一圈，脈沖計(jì)數(shù)為2000個(gè)。為了增加安全性，減小電壓的干擾，減少電路設(shè)計(jì)，增量式編碼器和STM32接口采用光耦器件TPL521—4進(jìn)行隔離。

1．3無線通信模塊接口設(shè)計(jì)

STM32與SI4432通過SPI接口相接，實(shí)現(xiàn)SI4432的基本工作狀態(tài)。SI4432通過nIRQ向STM32發(fā)送中斷。串行數(shù)據(jù)通過MOSI從STM32傳輸?shù)絊I4432;MISO正好相反;通過SCK向SI4432提供時(shí)鐘，同步兩者的串行數(shù)據(jù)傳輸。nSEL引腳電平為低時(shí)，SI4432片選為從模式，STM32才能有效操作SI4432。SI4432的工作模式位SDN為高時(shí)，SI4432處于關(guān)閉模式，為低時(shí)，則處于工作模式，因此，在芯片工作期間，工作模式位必須為低。

2系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件在KeiluVision4平臺(tái)上采用模塊化思想設(shè)計(jì)開發(fā)，將所需模塊的主要功能全部編譯成相對(duì)獨(dú)立的函數(shù)以供主程序需要時(shí)調(diào)用。模塊需要完成的功能是首先對(duì)STM32，SI4432及SPI進(jìn)行初始化配置，其次，從機(jī)模塊采集加速度數(shù)據(jù)并傳輸，最后，主機(jī)模塊接收數(shù)據(jù)并處理。軟件采用同步傳輸?shù)哪Ｊ剑阶謧鬏斖曛蟛艜?huì)開始傳輸數(shù)據(jù)。

2．1從機(jī)模塊軟件實(shí)現(xiàn)

從機(jī)模塊主要實(shí)現(xiàn)加速度數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送。數(shù)據(jù)采集與發(fā)送過程如下:首先，完成初始化后開始采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集未完成，則等待至數(shù)據(jù)采集完成，然后清空SI4432的發(fā)送FIFO，寫入將要發(fā)送的加速度數(shù)據(jù);其次，打開發(fā)送完成中斷并關(guān)閉其他中斷，該中斷使能正常后開始發(fā)送數(shù)據(jù);再次，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后nIRQ引腳轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)，讀取中斷引腳狀態(tài)后并將nIRQ引腳轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，準(zhǔn)備下次檢測(cè)。如果數(shù)據(jù)發(fā)送成功，則主機(jī)模塊上綠色指示燈會(huì)變亮;最后，關(guān)閉發(fā)送功能，準(zhǔn)備下一次數(shù)據(jù)發(fā)送。

2．2主機(jī)模塊軟件實(shí)現(xiàn)

主機(jī)模塊軟件實(shí)現(xiàn)加速度數(shù)據(jù)接收與處理。首先，完成初始化并清空SI4432的接收FIFO;其次，打開接收完成中斷并關(guān)閉其他中斷，該中斷使能正常后開始接收數(shù)據(jù);再次，數(shù)據(jù)接收完成后nIRQ引腳轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)，讀取中斷引腳狀態(tài)后并將nIRQ引腳轉(zhuǎn)為高電平狀態(tài)，準(zhǔn)備下次檢測(cè)，然后，關(guān)閉接收功能，準(zhǔn)備下次數(shù)據(jù)接收;最后，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理得到打擊能量和打擊力，并將數(shù)據(jù)通過RS485通信傳輸給工控機(jī)和LED大屏。

篇（9）

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1DSP模塊

采用DSP(TMS320F2812)作為自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)核心。TMS320F2812是TI公司針對(duì)數(shù)字控制領(lǐng)域而推出的，具有控制精度高、速度快、使用靈活以及集成度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、光學(xué)網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。TMS320F2812的CPU運(yùn)行速率可以達(dá)到150MIPS，數(shù)據(jù)總線為32位，內(nèi)部集成乘法累加器，指令采用流水線處理，使得數(shù)據(jù)處理的能力大大增強(qiáng);同時(shí)在片內(nèi)還集成了128KB×16位的Flash存儲(chǔ)器和18KB×16位的SARAM存儲(chǔ)器。針對(duì)數(shù)字控制領(lǐng)域，還集成了兩個(gè)事件管理器(可以發(fā)送12路PWM信號(hào))，為電機(jī)及功率變換控制提供了良好的控制功能，還兼有死區(qū)控制功能。本系統(tǒng)并沒有使用TMS320F2812全部外設(shè)接口，而只是使用其中的一小部分，如GPIO接口和EVA/EVB接口。由于采用可編程邏輯器件(FPGA)，使得DSP的硬件電路設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單。將DSP的數(shù)據(jù)總線、地址總線、讀寫控制線以及中斷信號(hào)線都引入到FP-GA中，根據(jù)特定的要求，在FPGA內(nèi)完成時(shí)序和邏輯設(shè)計(jì)，如為TL16C654、AD7864提供地址選通信號(hào)等。由于電機(jī)的信號(hào)線、限位開關(guān)線數(shù)量很多，需要本系統(tǒng)的I/O口的數(shù)量較多，還需要在FPGA內(nèi)完成擴(kuò)展I/O口的功能。

2．2FPGA模塊

選用Cyclone系列FPGA中的EP1C12Q240C8作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序和邏輯控制核心，EP1C12Q240C8提供12060個(gè)邏輯單元(LE)和173個(gè)I/O口，可以內(nèi)嵌4K的RAM。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，對(duì)FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行模塊分解，F(xiàn)PGA需要擴(kuò)展I/O口的功能，產(chǎn)生PWM調(diào)寬波信號(hào)，還需要為TL16C654和AD7864提供片選和讀寫信號(hào)等。TL16C654地址譯碼模塊:在FPGA內(nèi)部，針對(duì)DSP的讀寫以及地址信號(hào)進(jìn)行譯碼，為TL16C654提供讀寫信號(hào)以及片選等信號(hào)。AD7864地址譯碼模塊:對(duì)DSP的地址信號(hào)進(jìn)行譯碼，為AD7864提供讀寫、片選以及通道選擇等信號(hào)。在設(shè)計(jì)FPGA時(shí)，采用VHDL開發(fā)語言，在Quar-tusII環(huán)境下開發(fā)程序。根據(jù)FPGA的設(shè)計(jì)框圖，在設(shè)計(jì)程序時(shí)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。每個(gè)模塊都獨(dú)立設(shè)計(jì)(即每個(gè)模塊都是一個(gè)文件)，最后建立一個(gè)頂層文件，將各個(gè)模塊有機(jī)地聯(lián)結(jié)起來。

2．3串行收發(fā)模塊

自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)與主控計(jì)算機(jī)通信時(shí)，必須要提供串行通信接口，這里采用TL16C654完成并行數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。控制器在與其他分系統(tǒng)進(jìn)行串行通信時(shí)，由TMS320F2812作為控制核心，間接控制TL16C654串行發(fā)送或接收。FPGA是DSP和TL16C654之間通信的橋梁，為TL16C654提供片選和讀寫信號(hào)。當(dāng)TL16C654的接收FIFO滿等情況發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中斷信號(hào)，F(xiàn)PGA對(duì)TL16C654的中斷信號(hào)組進(jìn)行處理，然后向DSP發(fā)送中斷信號(hào)，并協(xié)助DSP得到TL16C654發(fā)出中斷的通道號(hào)。TL16C654在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，可以采用中斷或查詢的工作方式。在控制器與外部進(jìn)行串行通信時(shí)，TL16C654在接收時(shí)采用中斷方式，發(fā)送時(shí)采用查詢方式。

2．4模擬量采集模塊及數(shù)字溫度傳感器

模擬量采集選用美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分辨率為12位，可實(shí)現(xiàn)4通道同時(shí)采樣。數(shù)字溫度傳感器采用型號(hào)DS18B20，DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通信，測(cè)量范圍:－55℃～+125℃，分辨率0．5℃。

2．5電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用UP－4HB01B步進(jìn)驅(qū)動(dòng)芯片。它把FPGA發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，F(xiàn)PGA每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)頻率成正比。該驅(qū)動(dòng)芯片適用于四相六出頭混合式步進(jìn)電機(jī)，單極恒壓驅(qū)動(dòng)，四相八拍勵(lì)磁方式。執(zhí)行電機(jī)選用常州微特電機(jī)廠生產(chǎn)的混合式步進(jìn)機(jī)，型號(hào)為42BYG015，電機(jī)為混合式四相步進(jìn)電機(jī)，按四相八拍方式工作，步距角為0．9°。

篇（10）

光伏供電系統(tǒng)的工作受限于天氣和日照時(shí)間。為保證對(duì)滴灌系統(tǒng)的供電，需要對(duì)太陽能進(jìn)行轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)在蓄電池中，以保證滴灌系統(tǒng)在陰天或光照不足的情況下正常工作。

1．2控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用帶有8路A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)STC12C5A60S2，應(yīng)用C51編程，將土壤濕度傳感器采集到的微弱電壓信號(hào)，經(jīng)過調(diào)理電路提供給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)土壤濕度的顯示，并為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)作信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滴灌。

2系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件由太陽能存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、串口通信模塊、執(zhí)行模塊和太陽能追光模塊5部分構(gòu)成。其中，STC12C5A60S2單片機(jī)、土壤濕度檢測(cè)電路、復(fù)位電路、繼電器控制電路是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的核心。整個(gè)系統(tǒng)為太陽能薄膜電池進(jìn)行光伏轉(zhuǎn)換及蓄電池存儲(chǔ)供電。根據(jù)不同農(nóng)作物的蓄水規(guī)律，預(yù)先在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中設(shè)定土壤濕度的上下限值，與實(shí)時(shí)采集到的土壤濕度信號(hào)進(jìn)行比較，然后輸出信號(hào)使繼電器控制電路控制電磁閥門的開關(guān)決定是否對(duì)作物灌溉。整個(gè)系統(tǒng)又為太陽能電池薄膜和蓄電池供電。

2．1太陽能追光模塊

該模塊主要利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)和機(jī)械機(jī)構(gòu)，調(diào)整電池板與太陽的角度，使太陽能電池薄膜最大限度地吸收太陽能轉(zhuǎn)換電能。本系統(tǒng)以光電隔離和繼電器作直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，通過軟件控制電機(jī)的啟停動(dòng)作及間隔時(shí)間，利用此追光控制模塊，可比普通固定的太陽能發(fā)電效率更高。太陽能追光模塊和太陽能追蹤光電轉(zhuǎn)化分析圖分別如圖3、圖4所示。

2．2太陽能供電模塊

整個(gè)系統(tǒng)的供電均來自光伏轉(zhuǎn)換，采用轉(zhuǎn)換效率較高的柔性太陽能電池薄膜。該電池采用了UV固化聚合物，質(zhì)量小、柔韌性好，保證了很高的耐用性。單片薄膜可輸出2V電壓，370～400MA，通過串并聯(lián)組合可輸出20V，400MA左右的電流。執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作時(shí)，經(jīng)過充電控制器將太陽能轉(zhuǎn)化后存儲(chǔ)在蓄電池中;執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)，蓄電池為相關(guān)機(jī)構(gòu)提供電能。同時(shí)，太陽能追光系統(tǒng)通過控制電路適時(shí)調(diào)整電池板的角度，以最大限度地接受和利用太陽能。

2．3數(shù)據(jù)采集處理模塊

數(shù)據(jù)采集處理模塊是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，采用性價(jià)比高、耗能低的STC12C5A60S2單片機(jī)。該處理器內(nèi)部集成有8路10位A/D轉(zhuǎn)換單元(250K/s，即25萬次/s)。土壤電阻的大小隨土壤含水量的不同而不同，根據(jù)這一原理，自制阻抗式土壤濕度傳感器。其通過探針檢測(cè)土壤電阻，將土壤電阻的大小轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸出，此信號(hào)是模擬信號(hào)，先由單片機(jī)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)后再進(jìn)行處理，包括主控模塊、顯示模塊及執(zhí)行模塊。2．3．1主控模塊單片機(jī)有32個(gè)I/O口，P0口是單片機(jī)和1602的數(shù)據(jù)接口，P1．0～P1．3口是濕度傳感器與單片機(jī)內(nèi)部A/D的接口，P2口部分引腳作繼電器及液位檢測(cè)接口，P3口作液晶顯示的控制及按鍵接口。2．3．2顯示模塊顯示模塊采用1602液晶顯示片。單片機(jī)的P0口和P3口的部分引腳構(gòu)成了1602的數(shù)據(jù)和控制引腳，顯示模塊電路如圖8所示。

2．4水位控制和電磁閥驅(qū)動(dòng)電路

儲(chǔ)水裝置的水位需要控制，具體控制電路如圖9(a)所示。電磁閥實(shí)現(xiàn)灌溉控制，需要把單片機(jī)輸出的5V電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電磁閥閉合的12V電壓，電磁閥控制驅(qū)動(dòng)電路如圖9(b)所示。

2．5串口通信模塊

該系統(tǒng)的上位機(jī)通過485口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。本系統(tǒng)由于上位機(jī)距離控制系統(tǒng)較近，采用RS232通信方式。單片機(jī)與PC機(jī)通過串口通信模塊，將采集的數(shù)據(jù)上傳，同時(shí)PC機(jī)的控制指令通過串口送到單片機(jī)。串行接口電路如圖10所示。

3系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)實(shí)施灌溉的指令決定于土壤濕度，根據(jù)不同作物的需水規(guī)律，設(shè)定滴灌系統(tǒng)工作的上下限指標(biāo)。結(jié)合考慮土壤水分下滲，一般田間持水率80%的土壤濕度作為上限。本系統(tǒng)用于一個(gè)小的種植區(qū)，設(shè)定土壤濕度85%和10%為上下限值。當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)可由顯示器顯示出來，設(shè)定灌溉時(shí)間和時(shí)長(zhǎng)來驅(qū)動(dòng)電磁閥根據(jù)上下限值進(jìn)行自動(dòng)灌溉。此外，利用軟件設(shè)計(jì)控制太陽能追光的時(shí)間、角度及自動(dòng)檢測(cè)高位水箱里水位。

篇（11）

一旦粘度變差，就會(huì)使得設(shè)備面對(duì)如下三個(gè)方面的問題。零件和系統(tǒng)中的油液出現(xiàn)大量的滲漏，泵的容積率受到影響。油液流經(jīng)節(jié)流小孔或隙縫式閥口的流量增大，此時(shí)之前的工作速率就會(huì)發(fā)生改變，干擾到穩(wěn)定性，而且會(huì)導(dǎo)致精度明顯的變低。除此之外，一旦粘度變差還會(huì)導(dǎo)致零件表層的膜變得非常薄，此時(shí)機(jī)械就會(huì)更容易受到磨損。

1.2導(dǎo)致氧化速率變快。

如果溫度大于55℃時(shí)，每當(dāng)溫度增加10℃，其使用年限將降低一半。而且，氧化還會(huì)生成很多的膠裝物體，使得零件的小孔擁堵，干擾系統(tǒng)的活動(dòng)。

1.3零件因?yàn)槭軣岫l(fā)生形變。

一旦溫度變高，就會(huì)使得零件因?yàn)槭軣岫l(fā)生變形現(xiàn)象，此時(shí)之前零件之間的縫隙就會(huì)改變，導(dǎo)致阻力變大，有時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致閥門卡死。另外，這種熱變形還會(huì)使得零件接觸區(qū)域的油膜發(fā)生變化，致使磨損變嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的泵、閥、馬達(dá)等的精密配合面因過度磨損而失效或報(bào)廢。

1.4一些零件的老化速率加快。

絕大部分的零件都是橡膠材料的，如果液壓油溫度太高的話，就會(huì)使得這些零件的使用時(shí)間大大的縮減。所以，要認(rèn)真的分析系統(tǒng)高溫問題產(chǎn)生的原因，并且采取正確的方法應(yīng)對(duì)。

2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷對(duì)液壓油高溫故障的影響分析

通過分析發(fā)現(xiàn)，高溫問題一般可以分為兩個(gè)類型。第一是因?yàn)橄到y(tǒng)的設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致溫度變高，第二是因?yàn)橄到y(tǒng)的使用或是維護(hù)工作開展的不到位導(dǎo)致溫度變高。由于設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的溫度變高，一般是因?yàn)樵O(shè)計(jì)不當(dāng)或是沒有正確的安裝，此時(shí)就使得熱量大量的產(chǎn)生，或是因?yàn)橄到y(tǒng)生成的熱無法盡快的排放，最終導(dǎo)致溫度過高。設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的問題一般涵蓋如下的幾類。

2.1沒有正確的設(shè)計(jì)油箱。

通過分析發(fā)現(xiàn)很多時(shí)候的溫度升高都是因?yàn)闆]有設(shè)計(jì)好油箱而導(dǎo)致的。對(duì)于該系統(tǒng)來說，油箱存在的意義是存儲(chǔ)液壓油，而且還有散熱以及隔離水的功效。而設(shè)計(jì)不到位主要體現(xiàn)在油箱太小或是結(jié)構(gòu)方面的問題。如果油箱太小，就會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)液量非常少，進(jìn)而使得系統(tǒng)不具備較高的流量，無法把產(chǎn)生的熱帶走，此時(shí)就使得溫度變高。而結(jié)構(gòu)方面的問題主要指的是因?yàn)槲凸芎突赜凸艿拈g隔太近，中間沒有做好隔離工作，此時(shí)就會(huì)使得絕大多數(shù)的油沒有合理的冷卻就進(jìn)到吸油管中，將使溫度升高。所以，為了避免問題產(chǎn)生，必須要將油箱的體積適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，而且開工至好兩個(gè)油管間的距離，在兩者間做好隔離工作。

2.2沒有正確的設(shè)計(jì)散熱體系。

散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理，主要體現(xiàn)在冷卻回路流量過小，空冷器散熱能力與系統(tǒng)產(chǎn)熱不相匹配兩個(gè)方面。冷卻回路的循環(huán)流量必須與液壓系統(tǒng)所要求的散熱量相匹配。流量過小，則冷卻系統(tǒng)的換熱能力降低，必將導(dǎo)致液壓系統(tǒng)油溫的不斷升高。冷卻同路的循環(huán)流量是由冷卻回路的阻力特性和液壓泵的動(dòng)力特性共同確定的（冷卻回路的流量一阻力特陛曲線與液壓泵的流量一揚(yáng)程特陛曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量，即為冷卻回路的循環(huán)流量），對(duì)于冷卻回路流量過小的散熱系統(tǒng)，可以通過調(diào)整冷卻回路的阻力特性（管徑大小、閥門開度等）或更換輸送能力較大的液壓泵等措施，提高冷卻回路的循環(huán)流量。空冷器散熱能力與系統(tǒng)產(chǎn)熱不相匹配，主要表現(xiàn)在空冷器散熱面積過小及空冷器空氣側(cè)的對(duì)流換熱能力不足兩個(gè)方面。空冷器散熱面積過小，主要是由于空冷器熱工設(shè)計(jì)參數(shù)選用不合理或設(shè)計(jì)計(jì)算存在錯(cuò)誤造成的。對(duì)于這個(gè)問題，可以在重新進(jìn)行準(zhǔn)確的熱T計(jì)算的基礎(chǔ)上，更換散熱面積滿足要求的空冷器，以增強(qiáng)空冷器的散熱能力；空冷器空氣側(cè)的對(duì)流換熱能力不足，則主要是由于空冷器空氣側(cè)的空氣流量不足造成的。可以通過采用更換大風(fēng)量風(fēng)扇等措施，強(qiáng)化空冷器空氣側(cè)的對(duì)流換熱效果，保證空冷器的冷卻散熱能力。

2.3沒有選擇合適的液壓零件。

液壓系統(tǒng)中的液壓元件，主要包括換向閥、溢流閥和順序閥等。這些元件的選型設(shè)計(jì)，必須滿足液壓元件工作壓力、所通過流量及所要求的壓力和流量的調(diào)節(jié)范圍等方面的要求。其中流量指標(biāo)是選擇液壓元件的重要依據(jù)。根據(jù)流量選擇液壓元件，其實(shí)只是保證所選擇的液壓元件的局部阻力系數(shù)具有合適的取值，以保證液壓元件在正常工作狀態(tài)下的阻力損失不致過大。因此，液壓元件選型不合理，主要表現(xiàn)為所選液壓元件局部阻力系數(shù)過大，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)在正常的工作流量下產(chǎn)生較大的阻力損失。這部分阻力損失最終轉(zhuǎn)化為摩擦熱被液壓油吸收，從而導(dǎo)致液壓油的較大溫升。所以，一旦選擇的零件型號(hào)不當(dāng)，也會(huì)使得設(shè)備發(fā)生高溫問題。

2.4管線設(shè)計(jì)以及安裝工作開展的不到位。

系統(tǒng)管路的阻力有兩種，一種是沿程阻力，另一種是局部的阻力。不論是哪種阻力，只要其變大就會(huì)導(dǎo)致熱量變多，最終使得油溫變高。因此，要積極的做好管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，將阻力損失掌控在一定的范圍之內(nèi)。站在控制阻力損失的層面上來看的話，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意如下幾個(gè)方面。（1）管徑選擇。在選擇管徑的時(shí)候要結(jié)合回路流量以及設(shè)計(jì)規(guī)定的比摩阻來綜合分析，這樣就能夠防止發(fā)生管徑太大或是太小的現(xiàn)象了。（2）管路長(zhǎng)度。在確保功效合理，運(yùn)行穩(wěn)定的前提之下，在設(shè)計(jì)管路的時(shí)候一定要秉承著精簡(jiǎn)的理念，最好是短一些，這樣就能夠避免過多的彎折以及轉(zhuǎn)彎等。（3）管路附件。在滿足使用要求的前提下，液壓油管路盡量減少彎頭、變徑及不必要的閥門等附件，以減少管路系統(tǒng)的局部阻力損失。