測控導論論文范文

前言：我們精心挑選了數篇優質測控導論論文文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

1．1試驗臺結構設計

測試系統的作用是控制機械部件進行運作，其中，驅動部件帶動試驗臺面部件，使其能夠在床身上進行往復的運動;加載部件能夠對被測導軌進行正確的加載，并且可以調節力的大小，從而使試驗裝置進行模擬加載跑合試驗;并對相關壽命試驗參數進行監測和采集。這些功能的實現需要搭建完善的測控硬件系統，并且根據所需要實現的功能，編制完善的試驗控制軟件、測試軟件、數據分析軟件等，使試驗臺能夠按照預計的方案進行試驗，并能夠獲得導軌副相關參數如:型號、載荷、震動等相對工作時間的變化曲線。本試驗臺主要由測控系統、加載力控制系統、驅動電機控制系統及數據采集系統組成。

1．2加載力控制系統

1．2．1試驗的加載力分析

我國目前的壽命試驗臺可以進行單條導軌的試驗，然而加載力不能變化，加載方式單一，不能提供高加載。為了提高試驗效率，試驗臺面上表面設置相互平行的三條被測導軌副轉接板，每條被測導軌副轉接板上均設置一條被測導軌副，被測導軌副轉接板可以根據被測導軌副型號的不同進行更換，保證了試驗裝置的通用性，因此需要三組加載力裝置分別對三條被測導軌進行加載，實現被測導軌可以分別加載或是同時加載;由于工作時，導軌所承受的載荷是變化的，因此加載力的調節范圍需要較大，并且現在廠家所使用的導軌最大承載可達到30t，根據以上要求，選擇液壓加載的方式，液壓加載可以提供高壓力(30t)，并且其傳動平穩，可以實現自動過載保護，具有使用壽命長、體積小、重量輕等優點，滿足本試驗臺的需求。因此加載部件主要由龍門和三個液壓缸組成，三個液壓缸并排安裝在龍門頂部，可分別對三條被測導軌副進行加載，并且可以根據實際加載要求更換不同上下加載工裝。

1．2．2加載力控制系統設計

液壓缸加載的控制分為加載動作的控制和加載力大小的控制。加載動作即為液壓缸的伸出和縮回，可以通過三位四通電磁換向閥來控制;加載力的大小通過減壓閥來控制。根據試驗要求，現設計加載力控制的液動原理圖，當液壓站本身通路正常時，三個減壓閥8接收到AO電壓信號后，輸出相應的壓力，壓力變送器可以監測減壓閥輸出壓力的大小，換向閥10接收到減壓閥給的壓力信號后，可以給油缸11相應的液壓力，換向閥的左右電磁鐵的通斷，可以控制油缸流量進入的方向，從而控制油缸的伸出和縮回動作，蓄能器7的作用是保壓，可以避免電機長期連續工作。減壓閥的控制信號AO要求可以通過程序提供0～10V的電壓信號，工控機給輸出卡信號，使板卡輸出相應的模擬電壓信號給減壓閥，經分析PCI-1720是一款具有4路模擬量輸出口的輸出卡，可以提供0～10V范圍的電壓，滿足試驗需求。結合所選板卡及試驗要求，設計加載力大小控制接線，工控機控制采集卡PCI-1720輸出0～10V的電壓信號，板卡VO口輸出的電壓信號發送給相應的減壓閥，減壓閥為液壓缸的運動提供壓力。電磁閥的控制信號DO要求所選的控制板卡可以給出六位的數字信號，每兩位高低信號控制一個電磁閥，，當電磁閥右電磁鐵為高信號，左電磁鐵為低信號時，油缸的活塞向下運動，實現伸出動作;當電磁閥左電磁鐵為高信號，右電磁鐵為低信號時，油缸的活塞向上運動，實現縮回動作。經分析PCI-7260可以提供8通道大功率繼電器輸出，并且可以單獨控制，滿足試驗需求。結合所選板卡及試驗要求，設計電磁閥的控制接線，工控機控制板卡PCI-7260的NO和COM口向電磁閥發送數字信號，六個DO口分別控制三個液壓缸的伸出與縮回動作。由于電磁閥里有磁鐵線圈，當斷電時，它會產生電感電流，其中與電磁閥并聯的二極管就是為了釋放這些電感電流，防止這些電流加在板卡的端口，影響板卡的性能。

1．3驅動電機控制系統

1．3．1電機控制的分析

，本試驗臺的運動通過在試驗臺面的一側安裝齒條，齒條與驅動部件中的齒輪嚙合，在驅動部件的帶動下實現試驗臺面部件往復運動的功能。驅動部件主要是由電機與減速器組成，電機的轉速及其正反轉一般是由變頻器［9］控制的，變頻器根據工控機輸入的電壓量，來控制電機的轉速，從而控制試驗臺面的移動速度，并且變頻器通過接受相應的數字信號可以控制電機的啟動和停止;電機要實現正反轉控制，將其電源的相序中任意兩相對調即可，當試驗臺面運動到最大試驗位置時，變頻器會接收到相應的數字信號，并且可以輸出信號給電機來改變轉向。同時，由于電機的控制程序有出錯的可能，使電機不能正常的正反轉，所以還要設計一個急停開關，可以通過人工控制使機床瞬停。

1．3．2電機控制系統設計

變頻器接收到的電壓量和數字信號都可以由工控機的板卡提供，電機的啟動、停止和正反轉要求所選的控制板卡可以給出三位的數字信號，并可單獨控制，經分析PCI-1716可以提供16位數字量輸入/輸出通道，并且可以提供0～10V的模擬輸出，由于變頻器輸出的電流量比較高，但是板卡輸出的的較小電流信號，因此選用繼電器用于電機的控制系統中，起到電控開關的作用，根據所選板卡、電器元件及試驗要求，設計使用五個繼電器分別控制電機的停止、啟動和正/反轉信號開關以及正向到位和反向到位開關，當繼電器的輸入端接受到板卡PCI-1716相應DO口發出的數字信號后，繼電器便處于接通狀態，變頻器的端口接受到信號后，在輸出信號控制電機的電機的停止、啟動和正/反轉;正向到位和反向到位信號時要通過光電開關控制的，光電開關安裝在試驗臺面試驗范圍的最遠端，試驗臺面運動到最大試驗距離時，會遮擋光電開關，光電開關給PCI-1716相應DI口的發出信號，通過工控機中所編程序控制反饋給電機正反轉開關，改變電機的轉向，從而實現試驗臺面的往復運動。正極限和反極限開關是由兩個限位開關實現的，兩個限位開關安裝在試驗臺運動的最遠端，串聯接在變頻器的急停端口處，一旦試驗臺接觸或是人工觸碰到任意限位開關，試驗臺都會當即停止，防止試驗臺沖出床身，造成事故。

1．4數據采集系統

1．4．1數據采集分析

試驗臺往復運行時，被測導軌的振動狀態可以體現導軌的使用壽命狀況，通過監測振動量相對工作時間的變化曲線，可以分析導軌的磨損狀況;同時，加載力也要實時監測，確保被測導軌所承受的載荷是按預設的大小施加的;，由于液壓系統中的油缸及油路管道對于減壓閥輸出的壓強有損耗，所以減壓閥的輸出壓強也需要進行監測。

1．4．2數據采集系統設計

振動量、加載力及液壓力的采集都可以通過板卡采集，并傳送給工控機中顯示出來，經分析PCI-1716可以提供16路單端模擬量輸入，滿足試驗需求，傳感器將采集的信號傳送到板卡的AI口，板卡將接收到信號傳送給工控機，工控機將信號的變化曲線顯示在電腦界面上，實現了實時監控被測導軌參數的目的。試驗臺進行壽命試驗時，工控機通過輸出卡PCI1716給變頻器信號，變頻器控制驅動電機的轉速，使試驗臺按預計的速度運行，當試驗臺接觸到光電開關時，光電開關給變頻器信號，實現試驗臺的正反轉，當試驗臺運行超過設計范圍時，限位開關起到急停作用，工控機還可以通過控制采集卡的數字輸出，來控制泵的使用，對被測導軌進行;試驗臺正常運行時，需要對被測導軌進行加載，PCI1720輸出卡給減壓閥相應的電壓信號，使液壓缸輸出預計的壓力，電磁閥接受PCI7260輸出卡的數字信號，來控制液壓缸的動作，液壓力計記錄液壓缸的內部輸出壓強，力傳感器監控被測導軌所受的加載力，幫助液壓缸提供符合試驗要求的加載力;試驗臺正常加載運行時，振動傳感器不斷的將采集到的三條導軌的機械振動量轉化成電信號，電信號通過調理儀的分析轉化，傳送給采集卡PCI1716，從而可以在工控機的記錄儀里觀測到振動的變化曲線，記錄試驗臺不同運行速度和不同加載力情況下的被測導軌振動變化曲線，從而來分析導軌的壽命。

2控制系統軟件設計

根據試驗的需求，系統的軟件設計包括試驗控制軟件、測試軟件、數據分析軟件，針對本試驗臺所要實現的功能，控制軟件主要是電機的控制、液壓缸的加載及泵的控制，測試軟件主要是液壓缸壓強、被測導軌加載力及振動變化曲線的監測，數據分析軟件的功能主要是對于試驗數據的分析、記錄、調用及輸出打印等。

2．1系統主程序流程圖

系統主程序流程圖，試驗開始時，首先要確定被測滾動直線導軌副的型號和加載力大小及其試驗環境，數據處理軟件記錄這些參數的設置，接著把被測件安裝在被測導軌副轉接板上，通過按鍵控制開啟系統，為試驗的進行做準備;接下來，啟動加載液壓缸對被測導軌副進行加載(先空轉，然后逐步加載)，通過控制伺服閥以及壓力傳感器的監測將載荷加至指定值，并保持載荷不變，來模擬導軌實際工況;然后，啟動振動傳感器，在線監測振動量的變化情況，啟動電機控制系統，使工作臺面按試驗計劃往復運作。在測試軟件里，可以對振動量實時監測顯示，試驗者通過觀察振動變化曲線來分析導軌使用壽命的狀況。當變化曲線有異樣時，需要觀測被測導軌是否有點蝕，如果有的話，并且導軌的行程沒有達到額定值，說明此產品不合格，數據處理軟件記錄下此不合格導軌的信息;若被測導軌沒有發生點蝕現象并且行程達到額定值，則說明導軌的壽命合格，數據處理軟件同樣也記錄下此合格導軌的信息，如此完成導軌的壽命試驗。

2．2試驗臺程序主界面

程序的主界面是利用VisualBasic6．0編寫的，程序的主界面，界面上包含了參數的設置、壽命試驗的實施、加載力及振動的監測、板卡及電機的測試和被測導軌數據的分析，數據存儲、數據查詢及數據的輸出報表等功能。

2．3壽命試驗程序界面

壽命試驗運行的程序界面，可以控制試驗臺往復運行以及加載力的控制。

2．4參數監測界面

，可以實時觀測加載力的變化，振動變化曲線是通過iocomp控件來繪制的，縱坐標為板卡所收集到的傳感器測得的信號。

2．5數據處理軟件

本測控系統的數據處理軟件是采用VisualBasic6．0編寫，并結合Access數據庫設計了導軌副壽命測量信息數據庫、人員及測量標準數據庫以及數據庫管理軟件，用于保存導軌副參數信息，壽命測量原始數據，分析數據結果等，能夠很好地滿足工廠的實際生產測量需要。

3試驗臺設計成果

為滾動直線導軌壽命試驗臺實物圖，在已經設計好的試驗臺機械結構的基礎上，運用上文所分析設計的測控系統，試驗臺面已經可以模擬工況的往復運行，并且液壓加載系統可以為三根被測導軌提供0～30t的加載力，在加載力為30t時，試驗臺面可以最高速度正常運行，振動傳感器所收集到的信號可以在參數監測界面進行監測，同時試驗數據通過數據處理軟件保存在數據庫中，隨時可以被調用分析。

4結束語

第2篇

關鍵詞：文控管理；資料；收集整理

前言：隨著市場經濟的不斷發展，不斷完善市場競爭機制，已經成為市場經濟的必然要求。目前，競爭機制已經進入了各個領域，在石油建設工程項目管理方面也是這樣。隨著石油建設工程項目日益國際化，競爭更擴大為全球性競爭，項目管理便顯得更為重要。按照現代管理學理論，工程項目管理一般由六大控制組成-HSE控制、信息控制、合同控制、進度控制、成本控制（對于業主方而言則是投資控制）和質量控制。其中HSE控制和信息控制是最基本的兩項控制[1]。在傳統的工程建設項目中信息控制是比較容易被忽略的一個環節。但從目前從事的外部項目中可以看出，文控工作的重要性越來越顯露出來。

1文控管理工作的基本要求

文控是“文件信息控制”的簡稱[2]。文控工作在實際操作中，文控人員要對信息做出正確的判斷和準確的傳遞，他可以將文件及時、準確地傳遞給信息需要的各個相關方面，既不可以人人都傳，這不僅造成混亂，還增加工作量；又不可以少傳，因為這樣會使信息不夠暢通，工作無法順利執行。同時，要求文控人員具有一定的專業水平，在日常的工作中，通過與業主、監理和施工單位進行文件往來，熟悉并了解業主的習慣做法，以利于本單位文件信息的傳輸和溝通。

文控人員需要對項目整個過程中產生的各種形式的資料、文件、信息進行及時、恰當的處理，保證信息流通渠道暢通無阻，使項目各個層次、組織及成員能夠及時、準確地了解和掌握其應當知道的信息，并能做出相應的和辦法。

2.無損檢測項目文控管理程序

2.1開工前期，細化分工，提前準備。

根據項目部人員配備情況，對項目各類人員的職責進行明確的分工。無損檢測一般只設一名文控管理人員即資料員。資料員接到監理單位的檢測指令后，及時通知檢測機組，由機組長根據監理指令合理安排現場施工。由現場檢測人員負責核對現場焊口與監理指令上的焊口有沒有差別，如果沒有出入，則按正常程序進行檢測；如發現現場焊口與監理指令上焊口有不一致的情況，則通知資料員與監理聯系進行確認。

在工程項目開工進場報審時，由于施工單位較多，部分項目中業主和監理單位的管理力量不是太充分，因此對無損檢測單位的報審資料要求的可能不是太嚴格。但部分報審資料，如開工報告、施工組織設計、HSE實施程序等文件要進入交工資料，但交工資料的審查有時要比開工時的還要嚴格。于是，問題就出現了：編制交工資料的時候還得做前期開工時期的工作。如果修改的資料涉及到業主和監理單位的簽字，那就更加減緩了后期交工資料的編制進度。因此，進場報審材料要提前著手準備，并且要認真仔細，各種簽字及日期應按照規定填寫，簽名一般要求手簽，不要直接打印上去。

2.2過程控制，完整有序。

在項目施工過程中，文控管理的主要工作是登記監理指令，填寫檢測報告、回執單、日報、周報及月報，整理和回復業主及監理單位的通知，收集影像資料等工作。在以上的工作內容中指令匯總表既是過程控制資料又是交工資料的內容。文控管理員接到監理指令后應及時將拿到的指令填入指令匯總表中，作為過程控制資料，指令匯總表可以幫助資料員了解檢測焊口的總量、已完成無損檢測的焊口情況、返修焊口情況、接到指令而目前沒有完成檢測的焊口等信息，這樣指令匯總表中的工作量成為上報日報、周報等報表的基礎，因此指令匯總表是日常工作中比較重要的一個表格，應該將該表填寫的盡量完整、正確。目前，所參與的長輸管道項目，施工過程中一般不要求交檢測報告（除了開工前焊工考試焊口的檢測報告），而是等工程結束后再與交工資料一起移交給業主項目部。因此，個別無損檢測項目在施工過程中沒有形成檢測報告的電子版，于是形成了工程完工后還得另外用幾個月時間來輸入檢測報告的狀況，既造成了人力的浪費又拖延了時間。項目開工時，業主通常會通過監理單位下發各種表格，其中一般會包括無損檢測報告等常用表格。有了確定的表格，文控管理員完全可以在施工過程中每隔一段時間將電子版的檢測報告輸入電腦保存。根據以前參與的幾個項目來總結，如果每周處理一次電子版的檢測報告還是合適的。因為目前好多項目是按監理指令填寫報告（一份指令寫一份報告），由于各種原因一份指令中最早檢測的一道口和最后檢測的一道口可能會有1-2天甚至更長的時間間隔，如果每天處理一次報告的話，可能每天都得在報告中單獨記下那些沒有檢測的焊口，這就增加了工作量并且容易將沒有檢測的焊口漏掉。因此，將處理報告的時間間隔選為一周還是合適的。另外，由于文控管理員有些是還沒有參加過培訓的，他們對專業知識還不是太熟悉，可能不能將報告中的工藝參數等數據填的完全正確。因此，在實際工作中還需要項目上的師傅幫助檢查文控管理員填寫的報告內容。至于回執單、日報、周報和月報，都是按照相關規定或監理單位要求的時間內上報的，因此對于這些內容重點是保證內容正確、數據準確、文件編號統一。

2.3交工階段，認真仔細。

工程進入尾聲時，文控管理員的主要任務就是整理交工資料了。按照業主項目部下發的交工資料管理規定或其它通知，將工程施工過程中形成的各種資料進行認真的整理，最終形成符合檔案管理要求的交工資料。如果前期工作做得比較完善的話，這個階段并不會花太長的時間，或許有兩個星期的時間就可以完成了。

3.結語

由于文控管理工作涉及到工程建設的全部過程，因此要專人負責項目中的文控工作。只要文控管理員做好每個階段的文控管理工作就可以滿足過程控制和交工的要求。

參考文獻：

[1] 余勇．文控信息管理在石油建設工程項目管理中的重要性用．化學工程與裝備，2008，4：159.

第3篇

作者：董澤政 李綠萍 許哲 單位：上海衛星工程研究所

常見的尋優算法

對于各種約束的處理有兩種方式，一種是將其作為尋優的目標函數，第二種方式是限定約束條件的范圍，如發射時間窗口限制和轉移時間限制。對于軌道設計中的尋優問題，目前采用的尋優策略是全局尋優+局部尋優的方法，即通過全局尋優算法初步確定最優值所在的區域，再通過局部尋優方法確保解的極值性。局部尋優算法局部尋優算法需要給定初值，尋優算法根據目標函數的性質尋找附近的極值。常用的局部尋優算法有Nelder-Mead算法和序列二次規劃，優點是不需要任何目標函數或是約束條件的梯度信息，可保證最終逼近最優值，但其收斂較慢，計算量大。序列二次規劃算法利用梯度信息，尋找最優解，其優點是在極值附近時能夠快速收斂。序列二次規劃算法的計算量集中在Hessian矩陣上，計算量隨自變量維數非線性增加，因此有了一些簡化Hessian矩陣的計算方法，比較有名的（BFGS-LBFGS）即是一種通過一階偏導數來計算Hessian矩陣的算法。全局尋優算法局部尋優算法的優勢是高效率和高精度，然而無法保證全局最優，因此其尋優能力具有局限性。對于深空軌道設計問題，不同極值之間性能指標相差較大，如圖。。中最大極值為3.7km/s，最小極值為2.1km/s，可見僅僅局部極值是無法滿足設計要求的。經分析，適合在軌道設計中使用的全局搜尋算法主要有遺傳算法（GA）、差分進化法（DE）、粒子群算法（PSO）和模擬退火法（ASA）等，下面對各個算法進行簡要的說明并通過仿真算例來說明不同算法間的特點。遺傳算法（GA）：遺傳算法（GeneticAlgorithm,GA）由美國J.H.Holland教授首次提出的、以達爾文自然進化論和Mendel遺傳變異理論為基礎的求解復雜全局尋優問題的仿生型算法。GA基于適者生存，優勝劣汰的進化原則，對包含可能解的群體反復使用遺傳學的基本操作進行迭代，不斷進化群體，同時以全局并行的搜索技術來搜索尋優全體中的最優個體，以求得滿足約束的最優解或準最優解。GA應用廣泛，在深空軌道設計中逐漸得到重視[1，4]。作為一種新的全局尋優搜索算法，遺傳算法具有簡單通用，魯棒性強，適用于并行處理以及應用范圍廣的顯著特點。差分進化算法（DE）：差分進化法是一種新的進化算法，由Storn和Price在1995年提出[5]，是一種隨機的啟發式搜索算法，主要特點是算法簡單、收斂速度快，所需專業領域知識少。通過國內外大量研究發現，DE算法具有很強的收斂能力，比較適合于解決復雜的尋優問題。當然差分進化算法也有一些自身的不足，由于DE算法的關鍵步驟“變異操作”是基于群體的差異向量信息來修正各個體的值，隨著進化代數的增加，各個體之間的差異化信息在逐漸縮小，以至于后期收斂速度變慢，甚至有時會陷入局部極值點。針對這一問題文獻[6]總結了幾種改進方法，改進的方法主要是自適應調整編譯因F和交叉概率CR上。粒子群(PSO)算法：一種啟發式全局尋優算法，模擬生物群體的社會行為進行進化，充分利用群體內部各個個體之間的關系。粒子群算法最早是由Kennedy和Eberhart于1995年[7]提出。受到人工生命的研究結果啟發，PSO的基本概念源于對鳥群捕食行為的研究。PSO在函數尋優等領域蘊含著廣闊的應用前景，在Kennedy和Eberhart之后很多學者都進行了這方面的研究。目前已提出了多種PSO改進算法[8,9,10]，并應用于深空軌道設計中，具體可參考文獻[2]。自適應模擬退火法（ASA）：基于熱力學理論，即對于高溫熔體，分子在其中的運動時不規則的隨機的。然而當溫度下降到熔點附近時，分子的運動就會受到一定的限制并逐漸趨于低能狀態，當能量最小時能量便產生了結晶。Kirkpatrick在1983年基于以上過程提出了模擬退火法，基本模擬退火法不是一個群體尋優算法，文獻[11]將模擬退火法轉化成一種群體算法，顯著地增加其全局尋優性能。基本的模擬退火算法由于收斂精度問題，搜索速度比較慢。目前改進的方法有將其和遺傳算法相結合的方法以及采用自適應機制調整控制參數的自適應模擬退火法（AdaptiveSimulatedAnnealing），本文采用自適應模擬退火法。多目標函數尋優方法多目標函數尋優方法可在深空軌道設計將速度增量和轉移期這兩個不同指標同時作為目標函數，便于在各個目標之間進行權衡，使目標性能盡可能達到Pareto意義下的最優。NSGA2是目前用得最多的一種解決多目標尋優問題的方法，由Deb等在2000年在NSGA基礎上進行改進而來，其特點是采用非優超排序和排擠機制。其中非優超排序機制保證搜索過程向Pareto最優收斂，排擠機制保證了Pareto最優解的多樣性。原始的NSGA算法復雜度為O(mN3)，而采用快速非優超排序后，NSGAII算法復雜度將為O(mN2)。

仿真算例

以從地球發射至小行星阿波菲斯為例，研究不同尋優算法在簡單雙脈沖問題中的應用。以地球-地球-木星轉移軌道為例，說明算法在帶行星借力的多脈沖星際轉移軌道中的應用。研究在兩種不同轉移策略下各種算法的性能，主要為目標函數調用次數、尋優消耗時長、多目標函數尋優方法的適用性。地球-阿波菲斯轉移方案搜索首先考慮直接從地球出發前往小行星阿波菲斯，轉移方式為雙脈沖方式，因此尋優的自變量為發射時間0t和飛行時間1T，目標函數選擇兩次速度增量之和，即：（式略）窗口搜索范圍設為2017年1月1日～2021年1月1日，分別采用GA、DE、PSO、ASA四種尋優算法，得到仿真結果。從表中可得到GA算法的表現最好，其函數調用次數和耗時最少，并且成功地進行了尋優。總之對于簡單的雙脈沖轉移而言，四種算法都較好地完成了尋優。由計算結果可知，除粒子群算法PSO外，其他三種算法均成功收斂行時間與速度增量的Pareto解集。最短飛行時間為180天，對應的速度增量需求為5.1km/s；最小速度增量需求為4.90km/s，對應的飛行時間為290天。綜上所述，對于簡單的單目標函數-雙脈沖星際轉移問題，四種算法均能尋找到最優的轉移窗口。對于多目標函數的情況，粒子群算法PSO收斂性差，無法完成轉移窗口設計，其他三種算法則能夠用來處理這類問題。