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油气田地面工程 2008年第3期27卷 53-54页

作者：王育明胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司

油气长输管道工程是一个系统性和网络性很强的工业系统。当今世界上许多油气输送公司所建设的长输管道几乎都同步建设管道自动化系统(即SCADA系统),与此同时许多公司对原已建的管输自动化系统进行了更新改造。实时掌握管网的运行数据,... 详细信息

油气长输管道工程是一个系统性和网络性很强的工业系统。当今世界上许多油气输送公司所建设的长输管道几乎都同步建设管道自动化系统(即SCADA系统),与此同时许多公司对原已建的管输自动化系统进行了更新改造。实时掌握管网的运行数据,进行科学分析处理,提供优化决策,不仅能合理分配能源,同时可以得到可观的经济回报,这已成为国外输气公司的共识。

关键词：网基SCADA系统网络监控技术 ucos系统

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基于Mie散射的嵌入式尘埃粒子计数系统的设计与研究

基于Mie散射的嵌入式尘埃粒子计数系统的设计与研究

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作者：张振中国计量大学

学位级别：硕士

由于近几年新冠疫情的爆发,口罩成为了日常生活中的必需品。医用外科口罩对直径0.3μm的非油性颗粒过滤效率超过30%,而口罩生产中常用的检验手段就是通过粒子计数器对穿过口罩的空气进行颗粒检测。同时,粒子计数器也常用作高标准生产环... 详细信息

由于近几年新冠疫情的爆发,口罩成为了日常生活中的必需品。医用外科口罩对直径0.3μm的非油性颗粒过滤效率超过30%,而口罩生产中常用的检验手段就是通过粒子计数器对穿过口罩的空气进行颗粒检测。同时,粒子计数器也常用作高标准生产环境中的空气洁净等级检测。对比国外的粒子计数器,当前国内所开发的仪器具有开发难度大,人机交互不友善、体积笨重的缺点。结合以上痛点与实际的项目需要,本课题对尘埃粒子计数所涉及的理论、仪器以及相关技术进行了全方位的调研,最终结合光散射理论、电路设计以及嵌入式开发的相关知识完成了基于Mie散射的嵌入式尘埃粒子计数系统的设计与研究。设计出了一套具有高度拓展性、拥有良好人机交互功能且体积小巧的软硬件系统,主要研究内容如下:通过对光散射尘埃粒子计数原理的分析,本课题将系统分为三大部分。首先是针对激光粒子传感器部分,分别对其原理以及结构进行了分析,并在此基础上进行了相关的结构说明,本次所采用的激光粒子传感器总共可以测量0.3μm、0.5μm、1.0μm、3.0μm、5.0μm、10μm六种粒径大小的微粒;其次,本课题将系统小型化作为设计目标,在10 cm×6 cm大小的PCB板上实现了微弱电信号放大滤波、六路信号脉冲分级、STM32最小系统以及多个IO拓展接口的紧密结合;然后,针对本次设计编写了一套有利于二次开发与拓展开发的便捷性通讯协议,以ucos为基础实现了WIFI通讯、脉冲计数、定时、存储、多次定时采样以及UCL的判别,并设计了相应的上位机软件,具有良好的人机交互反馈。最后,本文还对搭建的软硬件系统进行了整体的调试与测试比对,对硬件的电信号处理电路进行测试,对上位机系统进行功能性测试,系统所得的平均粒子数与国产设备相比除10μm粒径外,其余均在2.5%以下,所得出的洁净度等级一致,可以实现基本的洁净度测量需求。

关键词： Mie散射嵌入式尘埃粒子计数器 ucos系统 QT设计

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机器人自行车系统设计及其建模控制研究

机器人自行车系统设计及其建模控制研究

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作者：古文生广东工业大学

学位级别：硕士

随着经济的发展和城市化的推进,共享单车逐渐成为一种广泛使用的交通工具。在共享单车大行其道的同时,人们也愈发关注其安全隐患问题。如何维持共享单车的动态平衡将成为提升其安全性能的一个关键。因此,本文致力于研究机器人自行车的... 详细信息

随着经济的发展和城市化的推进,共享单车逐渐成为一种广泛使用的交通工具。在共享单车大行其道的同时,人们也愈发关注其安全隐患问题。如何维持共享单车的动态平衡将成为提升其安全性能的一个关键。因此,本文致力于研究机器人自行车的动态平衡实现,主要工作包括机器人自行车的建模控制理论研究和机器人自行车系统开发,并利用该系统进行实验,通过实验数据评估实现效果。在设计系统之前,针对机器人自行车动力学建模与控制理论进行研究。从标准的机器人自行车组成结构开始介绍动力学建模方面的理论,随后在坐标系下对机器人自行车进行运动分析,并描述出无约束状态下机器人自行车的运动学关系。再根据这些运动学关系,列出机器人自行车前后轮接触地面之后的完整和非完整约束方程。利用数学方法消去约束方程和拉格朗日乘积因子,即可获得欧拉-拉格朗日动力学方程。完成动力学建模后,再利用该模型进行机器人自行车动态平衡的研究。为了实现动态平衡控制的目标,本文将在介绍平衡控制方面的理论的基础上,根据动力学方程进行控制器设计。并在仿真软件下对控制算法做仿真实验,通过观察仿真结果进行总结评估。这就是建模与控制理论方面的研究工作。通过前文的理论研究获得机器人自行车的控制算法之后,就进入机器人自行车系统的开发阶段。主要涉及以下几个步骤:首先,进行机器人自行车的硬件系统构建工作。系统的车架使用机械制图CAD设计,再由生产车间加工而成。该车架针对自动平衡车辆的需求,有别于普通自行车。车架构建成功以后,再安装各种电子器件,包括带编码器的电机、测试转弯扭矩的传感器以及测试车身倾斜角的陀螺仪等。完成器件安装之后,进行电路设计工作,并完成电路连接。其次,在完成系统的硬件设计之后,就进入软件开发阶段。机器人自行车的硬件系统是通过STM32主控芯片实现控制的。因此,需要在KEIL下进行STM32软件开发,包括硬件操作程序的开发和平衡控制算法编程。其中,平衡控制算法编程是根据前面的理论研究结果进行的。软件开发主要是围绕着硬件操作和平衡控制这两大核心展开,整套软件都是用C语言编写的。最后,进行电子方向盘的开发。方向盘不仅有控制功能,还具有辅助系统主控芯片计算转向角的功能。方向盘的开发工作是使用Altium-designer设计出方向盘控制电路板的相关设计图之后,根据设计图打样出印制电路板,并完成电子元器件焊接。另外,还要开发电路板的配套软件,开发的过程是在KEIL环境下进行。这个软件引入了ucos系统,开发工作包括一些硬件初始化和操作系统的任务创建等编程工作。完成系统的开发工作之后,再利用这个机器人自行车系统做实验,并分析实验测试结果,评估系统的动态平衡性能效果。因为本系统属于大型的机器人自行车,为了降低人员风险,本项目的实验平台还配置了遥控器和接收装置,作为远程控制工具。

关键词：机器人自行车 STM32开发建模与控制动态平衡 ucos系统

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基于STM32与ucos的靶式流量计的设计与实现

基于STM32与uCOS的靶式流量计的设计与实现

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作者：李博超电子科技大学

学位级别：硕士

流量计作为计量科学的重要基础之一,对于产品质量、生产效率的提高、科学技术的发展有着重要的意义。当前,自动化生产是工农业毋庸置疑的发展方向,而流量计作为测量环节的关键步骤,能够对生产效率、产品质量产生极大的影响。流量计就像... 详细信息

流量计作为计量科学的重要基础之一,对于产品质量、生产效率的提高、科学技术的发展有着重要的意义。当前,自动化生产是工农业毋庸置疑的发展方向,而流量计作为测量环节的关键步骤,能够对生产效率、产品质量产生极大的影响。流量计就像生产过程中的一双眼睛,收集着各个生产环节的数据,使其精准、周密的运行。靶式流量计能够进行气体、液体流量的测量,并以其精度高、成本低的特点得到了广泛的应用。但当前市场上存在的靶式流量计,大多以51单片机或者430单片机为主控芯片,使用中断嵌套形式进行程序编写,算力较弱、代码可读性差,增大了系统功能扩展的难度,也限制了流量计精度的提升。本论文靶式流量计应用于DN50管径下的天然气测量,选用了STM32单片机并且搭载了ucos操作系统,完成了以下工作:（1）选用STM32L073CBT作为控制模块,基于32位机的运算能力,增强了系统处理能力;使用ADS1248作为传感器测量芯片,可进行应变电桥流量传感器、压力传感器、Pt100铂电阻温度传感器、电池电量的四路电压信号的检测,实现了流量的准确测量;编写数据计算、处理程序,并且实现了流量数据的储存。（2）在STM32单片机上移植了ucos-Ⅲ操作系统,将各个模块的程序封装成任务,通过任务优先级与任务状态切换实现了对模块的调用,逻辑清晰,相比传统的裸机编程方式,代码规范性好,可读性强,设备扩展性强,为增加NB-IOT等芯片组提供了便利条件。（3）实现了RS485、HART通信两种通信模式,同时实现4-20m A电流、脉冲输出两种信号输出方法,可在多种情况下检定和使用。实现了人机交互程序,可进行系统参数的输入与工作模式的切换。（4）设计了锂电池与外接24V直流电两种供电形式,在通过锂电池供电时,系统在保障准确测量的同时,仅需1.35m A的电流,能够在两节锂电池供电的情况之下运行三年以上。最后,基于上述工作,使用实验平台进行了本靶式流量计的相对误差、重复性的测试,在对各个流量点进行了线性补偿之后,本靶式流量计达到了国家标准中1.0级的测量精度要求。

关键词：靶式流量计 STM32微控制器 ucos系统流量测量

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