基于Simulink与硬件的实时数据采集系统的实现

为了利用 MATLAB/Simulink的强大功能,补充Simulink的I/O设备驱动模块库,实现实时仿真及快速原型化系统设计,提出了基于Simulink与硬件的实时数据采集系统的实现。电力系统中经常会用到数据采集卡实时采集数据,例如采用研华PCL-836采集卡测量发电机组的频率等,但是在Simulink中没有提供该板卡的驱动模块。介绍了在xPC环境下,如何用 C-MEX S-Function编写硬件的驱动程序,作为硬件与软件的接口,并结合实际应用,构建基于Simulink与硬件的双机模式实时数据采集系统。主机中Simulink通过编写的驱动程序,驱动安装在目标机上的硬件采集外部的输入信号,进而就可以实时地完成数据采集和分析功能,该方法可以应用到发电机组测频等实际工程应用领域。     

基于嵌入式系统的异步电机半实物实时仿真平台

提出了一种基于嵌入式虚拟电机闭环控制的半实物仿真平台。为了精准地模拟出真实电机启停、变速等过程中内部电磁与机械状态的变化过程,基于硬件在环技术,构建了一种利用嵌入式装置运行电机模型搭配实体PLC控制器的硬件在环(HIL)实时仿真平台。嵌入式装置与PLC实物控制器进行实时通讯,并通过PLC发出的动作指令调节电机转速,构成一个闭环实时控制系统,整个过程最终呈现在上位机界面。系统的仿真步长达到200μs,逼近真实工况。仿真系统分为在线和离线,二者参数一致,得到的转速及电流电压波形与MATLAB建模结果比对,实验结果准确可靠,既满足在线实时仿真科研,又满足离线培训教学演示。相比纯实物实验节约科研经费,缩短时间成本,体现了该硬件在环仿真平台的可行性与优越性。     

基于PC的水电机组振动监测系统的开发

针对水电机组运行过程中因振动而引起故障这一问题,开发出了一种基于PC的新型水电机组振动在线监测分析系统.该系统由PC、专用数据采集箱、摆度、振动传感器及有关功能模块共同组成.重点讨论了系统的数据实时监测模块、振动分析模块、历史数据管理模块,该系统能够连续地在线监测机组振动和摆度的变化过程,可以为机组检修及运行调度提供良好的依据和可靠的信息.     

风力发电机组状态监测和故障诊断系统的设计与实现

为实时监测风力发电机组的运行状态,提高故障诊断系统的智能化程度,设计了一套基于硬件数据采集系统结合Matlab、组态软件WinCC的风力发电机组实时在线监测和故障诊断系统。通过数据采集系统的硬件选择和连接,建立了数据采集器与Matlab、WinCC之间的实时通讯,并在Matlab中应用小波包和神经网络智能算法完成齿轮箱和发电机轴承数据处理,实现了故障诊断结果的实时显示。     

基于无模型自适应控制方法的直流电机调速系统

设计了一种应用数据采集卡的无模型学习自适应直流调速系统,将基于全格式线性化的单人单出非线性离散时间系统的无模型自适应控制方法应用在直流电机速度控制中,控制器的设计是无模型的,弥补了经典自适应控制阶数高时在线计算量过大而不能适应于系统快速变化过程的不足.系统包括控制部分和实时仿真部分,实现了转速采集、电机控制、参数修改及轨迹绘制的实时过程.采用Visual Basic(VB)编写的控制软件,通过动态链接库调用的方式控制数据采集卡.实验结果展示了该方法的稳定性和抑止外部干扰的有效性和鲁棒性.     

基于工控机与DSP的高速数据采集系统设计

介绍了一个基于工控机与DSP的高速数据采集系统,给出了系统的总体介绍方案,选取了系统的主要硬件模块,分析了系统主要硬件电路的功能和部分软件的设计思想.该方案主要围绕实时、高速,大容量数据采集等多方面考虑,以突出方案的优越性,为电力系统交流电量数据采集提出了一个有效的途径.     

变压器油中溶解气体无线数据采集终端的研制

为满足变压器油中溶解气体在线监测中数据采集以及实时传送的要求,提出了在线监测中数据无线传输方法,即充分利用通用分组无线业务(GPRS)所具有的优点来进行数据的无线传输,从而实现变压器状态数据的远程、快捷及低成本传输。给出了基于GPRS的变压器油中溶解气体在线监测系统的总体设计方案;编写了系统的无线通信协议、无线数据采集终端通信规约以及采集模块的通信规约;开发完成了高精度采集模块和无线数据采集终端以及相应的上位机软件。该无线数据采集终端集GPRS网络通信与数据采集与一体,实现了变压器油中溶解气体状态信息的在线采集以及数据的实时、低成本传输;能适于多种传感器,根据实际需要进行各种参数的设置,除了能用于变压器油中溶解气体多组分在线监测,还能用于其他多种领域,为产业化打下了坚实的基础。     

高速机车走行部实时在线监测与诊断方法的研究

根据机车走行部齿轮失效和车轮踏面擦伤的故障机里,采用了基于振动信号的监测诊断技术,对机车走行部加速度信号进行了采集、处理与分析,初尗确定了机车走行部实时在线监测的方法.在监测系统的软硬件实现上,完成了数据采集模块、通信模块等硬件部分的设计,并以 Lab Windows CVI 为软件平台,完成了信号分析处理软件的设计.通过装车实验表明,机车走行部实时在线监测系统基本满足检测精度、可靠性和功能性等设计要求.     

基于ZigBee和以太网的电力在线监测传输系统设计

基于ZigBee和以太网技术研究了一套数据采集和传输系统,对数据采集模块、数据传输模块进行了硬件和软件设计,并完成了Zig Bee网络和以太网网络之间的协议转换,实现了数据的双向传输,并用简单的试验证明了该系统的可靠性。该系统有安装简单、低复杂度、安全性高和低成本等优点。解决风电场尤其是海上风力发电场的布线困难、不方便维修和成本高等困难,同时也为数据采集点多、布线复杂的在线监测系统提供了新的思路。     

基于子图同构算法的实时数字仿真系统模块划分

实时数字仿真（RTDS）是目前电力系统分析和研究的重要手段和前沿技术,目前面临的建模难题是大规模电网的模块划分和RTDS系统硬件单元Rack分配问题,合理的模块划分能提高实时仿真效率。文中提出基于子图同构算法的南方电网实时仿真系统的模块划分方法,将模块划分和Rack分配问题转化为在Rack的关联结构中寻找模块电气联络的子图同构问题。采用子图同构算法搜索可行的Rack分配方案,获得Rack的最优分配方案。计算结果表明了该算法获得的Rack分配方案的可行性。     

Windows操作系统下电力系统实时数据采集的VxD技术

根据电力系统实时数据采集的需要，为克服多任务操作系统实时性差的问题，研究Windows操作系统下数据采集的硬件中断方法，深入了解用VtoolsD开发非标准设备（如数据采集卡）驱动程序VxD(Virtual Device Driver)的原理，流程及编程方法等，运用VxD技术开发了12位增强型多功能数据采集卡PCL－818L的驱动程序，从而能在Windows操作系统下，对电网电压，电流数据进行实时采集与分析，并具备友好的人机界面。     

基于LabVIEW的电能质量综合监测及故障录波系统

结合虚拟仪器技术和数据库管理技术,开发了基于LabVIEW的电能质量综合监测及故障录波系统.阐述了硬件构成方案和软件编程方法,并指出了该系统实现的关键技术措施.通过软硬件结合,借助于数据采集卡,实时采集电网电压并检测,适用于三相的电能质量在线检测,实现了长期自动运行、实时测量分析、历史数据管理、故障录波等功能.与传统分析仪器相比,不仅具有开发周期短、操作简单、处理能力强、扩展灵活等优点,而且可在采集速度、采集精度、记录容量等方面满足现在电网研究的需要.     

基于S函数的数字式变压器差动保护仿真

利用Matlab中的Simulink及SPS(SimPowerSystem)工具箱建立变压器仿真模型,利用S函数(S-Function)进行差动保护算法编程,以实现差动保护功能,建立了双绕组变压器差动保护的仿真模型,其中包括了比率制动与二次谐波制动等模型。在仿真模型中,该差动保护功能可以反应变压器差动保护区内的不同类型的故障,并能正确动作于跳闸;当空载投入变压器时,该差动保护又能够根据励磁涌流可靠闭锁。仿真结果表明,S函数所编写的数字式差动保护的S函数仿真程序是正确的。还对部分S函数(S-Function)编写的差动保护算法语句进行了说明。     

基于RT-LAB的飞控系统快速原型开发

针对传统飞控系统开发周期长、效率低的现状,设计了基于RT-LAB环境的导弹飞控系统快速原型仿真系统,完成其总体方案设计、软件框架构成及最后的系统集成.通过RT-LAB调用,方便地将数学仿真转换为半实物仿真.在仿真过程中,通过高速串口和数据采集板卡将系统与舵机、惯导等实物连接,以快速验证飞控算法的正确性,考核控制系统的控制性能.试验结果表明,系统具有良好的有效性、实时性和扩展性,能够满足多种型号飞控系统的研制需求.     

Development of a real-time digital control system with a hardware-in-the-loop magnetic levitation device for reinforcement of controls education

This paper discusses the development of a real-time digital control system with hardware in the loop (HIL) for modeling and controls education. This environment requires software tools by MathWorks, Inc. and a C++ compiler. The hardware tools include an off-the-shelf data acquisition card and the desired hardware to be controlled. The use of a single environment for dynamic system analysis, control law development, simulation evaluation, and final implementation on an HIL system has many educational advantages as compared to multienvironment settings. This host-target real-time environment is implemented and demonstrated by controlling a nonlinear, open-loop unstable, and time varying custom-built magnetic levitation device. The values of any parameter (control law, reference trajectory) in the Simulink model can be changed dynamically on the host computer without recompiling the control code, and their effects are observed in real-time on the HIL system. This environment allows for extensive experimentation, development of linear and nonlinear controllers, and performance comparison with HIL as shown in the presented examples. The educational features of this environment are presented throughout the paper and were verified in a class setting.     

基于LabVIEW虚拟仪器的心电信号采集系统的设计

作为计算机和网络技术与传统仪器融合的产物,虚拟仪器具有很多传统仪器无法比拟的优势.以NI公司的LabVIEW为开发平台,本文设计了一个低成本的虚拟心电信号采集系统.该系统摈弃了传统虚拟仪器的前端数据采集卡,而自行开发了以单片机技术为硬件基础的前端数据采集卡,从而有效地降低了成本;以LabVIEW8.2作为该系统仪器面板的软件编程语言,又可缩短开发时间.经实验室使用验证,该系统可实现对心电信号的实时采集、显示和存储,而且性能可靠,工作稳定,成本又大大地降低.     

电动汽车用SRM数字化驱动系统的设计

设计了以TMS320LF2407为主控制器，电动汽车用开关磁阻电动机数字化驱动系统。给出了系统的硬件电路和软件框图。采用转矩矢量控制策略，有效地抑制了转矩脉动。仿真及实验结果表明：系统硬件简单、实用性好，具有良好的动态和静态特性。     

一种数字电视传输流监测系统的设计与实现

提出了一种基于PCI Express总线采集数字电视传输流(TS)并实时完成TS数据分析的监测系统方案,设计并实现了PCI-E接口板卡的硬件设计、驱动软件及TS数据分析软件。测试表明该系统性能稳定,可以实时完成传输率最高为200Mb/s的TS码流分析,能够满足有线数字电视系统的实际需求。     

基于IP核的SpaceWire-PCI通信卡设计

作为一种面向航天应用的通信技术,SpaceWire具有广阔的应用前景。以IP核技术为基础,设计实现了以PCI总线为集成平台的两通道SpaceWire接口通信卡。在对板卡硬件组成进行综述的基础上,详细描述了PCI接口IP核、SpaceWire节点IP核以及驱动程序的设计方法,最后通过软件定时方法对本板卡的转换效率进行了测试。本文设计的通信卡具有尺寸小、布线简单、成本低、功耗低等特点,可以满足航天测控领域需求。