船舶辅锅炉硬件在环仿真系统设计
这是一篇关于组合锅炉,Matlab/Simulink仿真模型,以太网通信,硬件在环的论文, 主要内容为船舶辅锅炉是船舶重要的辅助设备之一,为船舶运行提供必要的蒸汽和船员生活用水,安全操作辅锅炉是保证船舶正常营运的重要前提。由于船用辅锅炉设备特殊,在陆地上燃烧会造成高污染且成本较大,学员操作不熟练存在安全隐患。在以往的船员评估培训中,大多采用纯仿真软件代替实际培训过程。为保证良好的培训效果,设计一套能与实船辅锅炉系统一致的硬件在环仿真系统对保障船舶安全运营具有重要意义。船舶辅锅炉硬件在环仿真系统在锅炉操作培训上具有无可比拟的优势,课题以“广州船员评估中心建设工程部分研究内容”为依托,以Alfa Laval公司的Aalborg OC-TCi型燃油废气组合锅炉为研究对象,设计完成了船舶辅锅炉硬件在环仿真系统。课题对组合锅炉的蒸汽压力控制过程、水位控制过程、工质的流动过程、建模方法和仿真进行深入理论研究。将组合锅炉本体分为燃油部分和废气部分两部分,然后对这两部分进行更为详细的分区划分,在一定简化条件下建立了组合锅炉本体数学模型。利用Matlab/Simulink进行动态仿真,并在动态仿真中加入阶跃扰动信号分析其蒸汽压力、蒸汽温度、锅炉水位、燃油消耗等变化过程。本课题基于Visual Studio 2015平台,采用C#语言开发了辅锅炉系统实时计算仿真软件,仿真软件界面根据实际辅锅炉系统的工作原理进行设计。对信号采集板卡所需器件进行选型并采用EDA工具软件Altium Designer对32DIDO8AO信号采集板卡的以太网通信模块、数字量和模拟量处理模块进行电路设计,以集成开发环境Keil5为软件开发平台,充分利用ST官方标准库,采用C语言编写外设驱动程序和相应的应用程序。根据实际需求选用了高精度8通道模拟量信号采集板卡,为搭建稳定的辅锅炉硬件在环仿真系统提供了基础。搭建的硬件在环仿真系统能接收辅锅炉系统控制器或者控制柜传来的信号,可以代替实际锅炉点火燃烧运行,并通过信号采集板卡将模拟出来的蒸汽压力、水位信号送出到实际锅炉的仪表上显示,通过在炉膛安装火焰指示灯来模拟炉膛燃烧效果,使操作人员认为是真实的锅炉在燃烧运行。测试结果表明船舶辅锅炉硬件在环仿真系统实时性能及仿真精度良好,控制器能对仿真系统中锅炉水位和蒸汽压力进行很好的控制。本系统的成功应用展现了船舶辅锅炉硬件在环仿真系统在人员培训方面的优越性,为操作人员提供了真实、安全、高效的培训环境,并为控制器的开发、测试奠定基础,具有应用前景。
基于物联网的水虻养殖环境云上监控系统
这是一篇关于环境监控,云平台,水虻养殖,以太网通信,物联网,时间序列预测的论文, 主要内容为近年来,人民生活水平不断提升,我国畜牧业和餐饮业飞速发展,产生了更多的禽畜粪便和厨余垃圾,这对环境造成了巨大的污染。研究发现水虻可以取食禽畜粪便和厨余垃圾,一方面减轻了禽畜粪便和厨余垃圾积累给环境污染带来的生态压力;另一方面,水虻自身作为一种优质蛋白饲料,可以作为鱼饲料降低水产养殖成本。因此,推广水虻的养殖可以带来丰厚的经济效益,但是水虻的成活率以及对禽畜粪便和厨余垃圾的转化率很大程度上取决于环境的优劣,所以需要严格监控水虻的养殖环境。传统的养殖方式存在费时费力、效率低下和实时性低等缺点,出现突发情况时不能及时采取措施进行实时调控。当前相关的环境监控系统不能提供远程管理功能、面向客户的数据可视化形式不够完善,以及缺少对环境数据的更深一步挖掘利用。针对上述问题,结合养殖环境监控的功能要求与性能要求,本文设计了基于物联网的水虻养殖环境云上监控系统。本系统可以实现获取环境数据并进行可视化展示、调节环境状况和预警等功能。根据系统功能需求,本文将系统分为下位机、云平台、客户端与预测算法模型四个部分。首先设计并搭建了下位机部分,下位机完成环境数据的采集并对数据进行处理,采用以太网通信传送给云平台,并通过继电器控制环境设备调节异常环境至最佳状态。接着完成对云平台后台服务与客户端的设计和部署,云平台负责数据的储存与交互,是系统的中心部分,整个远程监控系统的后台服务与数据库均部署在云服务器上。客户端基于B/S模式并采用JavaWeb技术开发,实现了环境数据的可视化展示、环境设备的远程管理以及预警功能等。最后为了应对突发情况,及时预测出下一时刻可能出现的环境数据值,反馈给工作人员有效信息进行调控,阻止环境参数的骤变对水虻成长带来危害。本文研究了环境值预测算法,比较了循环神经网络(RNN)、长短期记忆网络(LSTM)以及循环门控网络(GRU)的优缺点,采用基于一维卷积的门控循环单元网络对环境值进行预测,并使用互相关拟合使预测结果与真实值更加贴近,进一步提升预测能力。经过三个水虻养殖周期的测试,结果表明系统能够稳定运行,各功能正常进行,能够实现对水虻养殖环境的实时监控与远程管理,明显提高了水虻的成活率以及对禽畜粪便和厨余垃圾的转化率,满足实用要求。
基于物联网的水虻养殖环境云上监控系统
这是一篇关于环境监控,云平台,水虻养殖,以太网通信,物联网,时间序列预测的论文, 主要内容为近年来,人民生活水平不断提升,我国畜牧业和餐饮业飞速发展,产生了更多的禽畜粪便和厨余垃圾,这对环境造成了巨大的污染。研究发现水虻可以取食禽畜粪便和厨余垃圾,一方面减轻了禽畜粪便和厨余垃圾积累给环境污染带来的生态压力;另一方面,水虻自身作为一种优质蛋白饲料,可以作为鱼饲料降低水产养殖成本。因此,推广水虻的养殖可以带来丰厚的经济效益,但是水虻的成活率以及对禽畜粪便和厨余垃圾的转化率很大程度上取决于环境的优劣,所以需要严格监控水虻的养殖环境。传统的养殖方式存在费时费力、效率低下和实时性低等缺点,出现突发情况时不能及时采取措施进行实时调控。当前相关的环境监控系统不能提供远程管理功能、面向客户的数据可视化形式不够完善,以及缺少对环境数据的更深一步挖掘利用。针对上述问题,结合养殖环境监控的功能要求与性能要求,本文设计了基于物联网的水虻养殖环境云上监控系统。本系统可以实现获取环境数据并进行可视化展示、调节环境状况和预警等功能。根据系统功能需求,本文将系统分为下位机、云平台、客户端与预测算法模型四个部分。首先设计并搭建了下位机部分,下位机完成环境数据的采集并对数据进行处理,采用以太网通信传送给云平台,并通过继电器控制环境设备调节异常环境至最佳状态。接着完成对云平台后台服务与客户端的设计和部署,云平台负责数据的储存与交互,是系统的中心部分,整个远程监控系统的后台服务与数据库均部署在云服务器上。客户端基于B/S模式并采用JavaWeb技术开发,实现了环境数据的可视化展示、环境设备的远程管理以及预警功能等。最后为了应对突发情况,及时预测出下一时刻可能出现的环境数据值,反馈给工作人员有效信息进行调控,阻止环境参数的骤变对水虻成长带来危害。本文研究了环境值预测算法,比较了循环神经网络(RNN)、长短期记忆网络(LSTM)以及循环门控网络(GRU)的优缺点,采用基于一维卷积的门控循环单元网络对环境值进行预测,并使用互相关拟合使预测结果与真实值更加贴近,进一步提升预测能力。经过三个水虻养殖周期的测试,结果表明系统能够稳定运行,各功能正常进行,能够实现对水虻养殖环境的实时监控与远程管理,明显提高了水虻的成活率以及对禽畜粪便和厨余垃圾的转化率,满足实用要求。
基于物联网的水虻养殖环境云上监控系统
这是一篇关于环境监控,云平台,水虻养殖,以太网通信,物联网,时间序列预测的论文, 主要内容为近年来,人民生活水平不断提升,我国畜牧业和餐饮业飞速发展,产生了更多的禽畜粪便和厨余垃圾,这对环境造成了巨大的污染。研究发现水虻可以取食禽畜粪便和厨余垃圾,一方面减轻了禽畜粪便和厨余垃圾积累给环境污染带来的生态压力;另一方面,水虻自身作为一种优质蛋白饲料,可以作为鱼饲料降低水产养殖成本。因此,推广水虻的养殖可以带来丰厚的经济效益,但是水虻的成活率以及对禽畜粪便和厨余垃圾的转化率很大程度上取决于环境的优劣,所以需要严格监控水虻的养殖环境。传统的养殖方式存在费时费力、效率低下和实时性低等缺点,出现突发情况时不能及时采取措施进行实时调控。当前相关的环境监控系统不能提供远程管理功能、面向客户的数据可视化形式不够完善,以及缺少对环境数据的更深一步挖掘利用。针对上述问题,结合养殖环境监控的功能要求与性能要求,本文设计了基于物联网的水虻养殖环境云上监控系统。本系统可以实现获取环境数据并进行可视化展示、调节环境状况和预警等功能。根据系统功能需求,本文将系统分为下位机、云平台、客户端与预测算法模型四个部分。首先设计并搭建了下位机部分,下位机完成环境数据的采集并对数据进行处理,采用以太网通信传送给云平台,并通过继电器控制环境设备调节异常环境至最佳状态。接着完成对云平台后台服务与客户端的设计和部署,云平台负责数据的储存与交互,是系统的中心部分,整个远程监控系统的后台服务与数据库均部署在云服务器上。客户端基于B/S模式并采用JavaWeb技术开发,实现了环境数据的可视化展示、环境设备的远程管理以及预警功能等。最后为了应对突发情况,及时预测出下一时刻可能出现的环境数据值,反馈给工作人员有效信息进行调控,阻止环境参数的骤变对水虻成长带来危害。本文研究了环境值预测算法,比较了循环神经网络(RNN)、长短期记忆网络(LSTM)以及循环门控网络(GRU)的优缺点,采用基于一维卷积的门控循环单元网络对环境值进行预测,并使用互相关拟合使预测结果与真实值更加贴近,进一步提升预测能力。经过三个水虻养殖周期的测试,结果表明系统能够稳定运行,各功能正常进行,能够实现对水虻养殖环境的实时监控与远程管理,明显提高了水虻的成活率以及对禽畜粪便和厨余垃圾的转化率,满足实用要求。
基于μC/OS-Ⅲ的电动汽车交流充电系统的研制
这是一篇关于交流充电桩,车位管理,μC/OS-Ⅲ,连接检测,以太网通信的论文, 主要内容为随着全球能源危机、环境污染日趋严重,近年来以电能作为驱动力的电动汽车正逐渐取代传统汽车而迅猛发展;然而,当前的配套充电设施存在充电接口标准不统一、后台运营管理等问题,严重制约了电动汽车的商业化和工业化。本文围绕这些问题,以电动汽车交流充电桩控制系统作为研究对象,并结合2015版国家标准和企业要求,设计了一种交流充电桩控制与监控管理系统。为解决充电桩充电服务问题,本文研究和设计了充电桩控制系统。基于交流充电桩的功能需求分析,确定系统总体设计方案,应用模块化的硬件设计方案对中心控制器、车位管理、连接监测、计量计费、人机交互、以太网通信等模块进行器件选型、接口电路与驱动电路设计及测试,尤其是采用去耦隔离和电气保护等策略对硬件主控制板进行抗干扰设计。依托μC/OS-Ⅲ实时操作系统,设计出系统的车位管理、连接监测及以太网通信等功能模块的任务处理程序,尤其是采用确认应答、超时重传、干扰丢弃等机制的以太网通信协议,并完成控制系统的软件设计和测试。鉴于充电桩运营管理问题,本文研究和设计了充电桩监控管理系统。首先对系统开发的关键技术进行分析,并基于系统的设计需求,确定以SSM、EasyUI+Ajax为主的框架技术应用于系统架构中;接着,对系统架构采用B/S的设计模式,利用Eclipse集成软件平台和Tomcat服务器搭建系统开发环境,进而根据系统的功能结构,选择MySQL设计数据库;同时依托Socket通信接口和EasyUI+Ajax前端框架,分别完成后台交互程序设计和前端界面开发。最后,管理员可对各个充电桩状态及充电数据进行实时查看与集中管理。搭建充电桩控制装置样机,对系统进行模块化和整机功能测试,测试结果满足2015版国家标准和企业相关功能要求,验证了系统总体方案设计的可行性。
船舶辅锅炉硬件在环仿真系统设计
这是一篇关于组合锅炉,Matlab/Simulink仿真模型,以太网通信,硬件在环的论文, 主要内容为船舶辅锅炉是船舶重要的辅助设备之一,为船舶运行提供必要的蒸汽和船员生活用水,安全操作辅锅炉是保证船舶正常营运的重要前提。由于船用辅锅炉设备特殊,在陆地上燃烧会造成高污染且成本较大,学员操作不熟练存在安全隐患。在以往的船员评估培训中,大多采用纯仿真软件代替实际培训过程。为保证良好的培训效果,设计一套能与实船辅锅炉系统一致的硬件在环仿真系统对保障船舶安全运营具有重要意义。船舶辅锅炉硬件在环仿真系统在锅炉操作培训上具有无可比拟的优势,课题以“广州船员评估中心建设工程部分研究内容”为依托,以Alfa Laval公司的Aalborg OC-TCi型燃油废气组合锅炉为研究对象,设计完成了船舶辅锅炉硬件在环仿真系统。课题对组合锅炉的蒸汽压力控制过程、水位控制过程、工质的流动过程、建模方法和仿真进行深入理论研究。将组合锅炉本体分为燃油部分和废气部分两部分,然后对这两部分进行更为详细的分区划分,在一定简化条件下建立了组合锅炉本体数学模型。利用Matlab/Simulink进行动态仿真,并在动态仿真中加入阶跃扰动信号分析其蒸汽压力、蒸汽温度、锅炉水位、燃油消耗等变化过程。本课题基于Visual Studio 2015平台,采用C#语言开发了辅锅炉系统实时计算仿真软件,仿真软件界面根据实际辅锅炉系统的工作原理进行设计。对信号采集板卡所需器件进行选型并采用EDA工具软件Altium Designer对32DIDO8AO信号采集板卡的以太网通信模块、数字量和模拟量处理模块进行电路设计,以集成开发环境Keil5为软件开发平台,充分利用ST官方标准库,采用C语言编写外设驱动程序和相应的应用程序。根据实际需求选用了高精度8通道模拟量信号采集板卡,为搭建稳定的辅锅炉硬件在环仿真系统提供了基础。搭建的硬件在环仿真系统能接收辅锅炉系统控制器或者控制柜传来的信号,可以代替实际锅炉点火燃烧运行,并通过信号采集板卡将模拟出来的蒸汽压力、水位信号送出到实际锅炉的仪表上显示,通过在炉膛安装火焰指示灯来模拟炉膛燃烧效果,使操作人员认为是真实的锅炉在燃烧运行。测试结果表明船舶辅锅炉硬件在环仿真系统实时性能及仿真精度良好,控制器能对仿真系统中锅炉水位和蒸汽压力进行很好的控制。本系统的成功应用展现了船舶辅锅炉硬件在环仿真系统在人员培训方面的优越性,为操作人员提供了真实、安全、高效的培训环境,并为控制器的开发、测试奠定基础,具有应用前景。
基于μC/OS-Ⅲ的电动汽车交流充电系统的研制
这是一篇关于交流充电桩,车位管理,μC/OS-Ⅲ,连接检测,以太网通信的论文, 主要内容为随着全球能源危机、环境污染日趋严重,近年来以电能作为驱动力的电动汽车正逐渐取代传统汽车而迅猛发展;然而,当前的配套充电设施存在充电接口标准不统一、后台运营管理等问题,严重制约了电动汽车的商业化和工业化。本文围绕这些问题,以电动汽车交流充电桩控制系统作为研究对象,并结合2015版国家标准和企业要求,设计了一种交流充电桩控制与监控管理系统。为解决充电桩充电服务问题,本文研究和设计了充电桩控制系统。基于交流充电桩的功能需求分析,确定系统总体设计方案,应用模块化的硬件设计方案对中心控制器、车位管理、连接监测、计量计费、人机交互、以太网通信等模块进行器件选型、接口电路与驱动电路设计及测试,尤其是采用去耦隔离和电气保护等策略对硬件主控制板进行抗干扰设计。依托μC/OS-Ⅲ实时操作系统,设计出系统的车位管理、连接监测及以太网通信等功能模块的任务处理程序,尤其是采用确认应答、超时重传、干扰丢弃等机制的以太网通信协议,并完成控制系统的软件设计和测试。鉴于充电桩运营管理问题,本文研究和设计了充电桩监控管理系统。首先对系统开发的关键技术进行分析,并基于系统的设计需求,确定以SSM、EasyUI+Ajax为主的框架技术应用于系统架构中;接着,对系统架构采用B/S的设计模式,利用Eclipse集成软件平台和Tomcat服务器搭建系统开发环境,进而根据系统的功能结构,选择MySQL设计数据库;同时依托Socket通信接口和EasyUI+Ajax前端框架,分别完成后台交互程序设计和前端界面开发。最后,管理员可对各个充电桩状态及充电数据进行实时查看与集中管理。搭建充电桩控制装置样机,对系统进行模块化和整机功能测试,测试结果满足2015版国家标准和企业相关功能要求,验证了系统总体方案设计的可行性。
基于STM32的运动控制器设计与实现
这是一篇关于STM32,运动控制器,插补算法,以太网通信,函数接口库的论文, 主要内容为近年来,随着工业生产自动化水平的不断提高,开放式的数控应用已经成为一种重要的发展趋势。做为开放式数控系统的代表,运动控制器的研究与开发也日渐受到重视。通过深入研究国内外运动控制器的发展现状,针对国内自动化加工行业的现实需求,在对技术方案进行分析论证的基础上,提出了一种基于STM32的运动控制器设计方案,该方案的运动控制器具有低成本和高性能的特点,可以满足市场中占比较大的中端运动控制应用。所设计的运动控制器具有四通道电机控制接口,兼具PLC功能,采用以太网总线通信方式,可在脱机模式下进行独立控制,并针对开放式应用,设计了一套功能函数接口库用于上位机软件开发。该方案采用ARMV7架构的Cortex-M4内核STM32F407做为核心处理器,根据运动控制器的功能结构,进行了硬件系统与软件系统设计。硬件系统包括电机控制接口、反馈接口、I/O口、模拟量输入输出以及以太网通信等五个单元模块,逐项对各个模块的实现过程进行了介绍,对硬件电路进行了详细设计。软件系统主要包括电机控制算法、轨迹插补算法、TCP协议以太网通信以及应用函数接口库的设计。电机控制算法与轨迹插补算法是运动控制技术的核心,本文对其进行了详细的分析与设计。对用于电机点位控制与速度控制的梯形加减速和S曲线加减速算法的推导与实现过程进行了解析。阐述了轨迹插补的原理,根据系统硬件特性使用逐点比较法进行了插补算法设计。另外,采用TCP协议对以太网通信系统进行了设计,在VC++2010环境下开发了功能函数接口库。针对所设计的运动控制器,设计了实验平台,对运动控制器的设计功能及算法进行了验证,实验结果表明课题达到了设计目标。本文最后对课题的研究内容做了总结,并对运动控制器未来的设计思想做了展望。本课题中设计的运动控制器可为工业自动化、非标专用机床行业提供一种高效的运动控制解决方案,同时也可以通过其提供的开放式接口,导入标准G代码,实现低成本的数控机床控制系统。本课题提出的基于STM32的运动控制器的设计方案及实现过程,可以做为工业控制相关产品设计的参考,相关研究对我国运动控制技术的发展必将起到一定的推动作用。
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