基于AUTOSAR规范的Flash驱动程序的研究与实现

AUTOSAR（汽车开放式系统架构）平台可分为3层：应用层、运行时环境和基础软件,其中基础软件又包括系统服务、ECU抽象层和uC抽象层。所有驱动程序都包含在uC抽象层和ECU抽象层中。存储器驱动提供了对不同存储设备的访问接口。根据AUTOSAR规范,在MPC5633M微控制器上,设计并实现了Flash驱动程序。提出的设计与实现的方法同样适用于其他设备驱动的开发。     

基于龙芯3A3000与中标麒麟操作系统的PXI设备驱动设计

针对国产龙芯平台搭载中标麒麟操作系统的软硬件环境,分析了Linux下PXI设备驱动的基本框架、关键数据结构和加载方式,详细分析了PXI设备初始化、数据读写、设备控制、中断处理等典型的PXI设备驱动模块,讨论了Linux下PXI设备驱动的设计过程,并在驱动设计过程中依照仪器软件结构向应用层提供了驱动的使用接口,简化了应用层软件设计,为基于龙芯平台和中标麒麟系统的PXI仪器软件开发提供了较好的应用案例。实际验证结果表明：在测试控制领域,“龙芯平台+中标麒麟”的组合成功地把开源软件和PXI硬件结合在一起,北京航天测控公司在国内率先建立了自主可控的PXI通用测试平台。     

SDR核心框架SCA符合性测试工具的设计

SCA技术是美军目前正在开发的联合战术无线电系统所强制采用的系统顶层设计规范,代表了未来无线通信系统设计的发展方向。核心框架是SCA的核心软件部分,是对底层驱动和硬件的更高层次的抽象,它为应用层软件提供了开发接口和服务集合。为了便于测试核心框架的SCA符合性,防止不同研制单位研制出互相不兼容的SCA通信设备,提出了一种基于CORBA技术和SCA规范相结合实现的核心框架SCA符合性测试方法,并使用VC＋＋和ACE/TAO中间件设计了一款测试软件。结果表明,该测试软件可以灵活、直观地对核心框架进行SCA符合性测试。     

面向综采工作面的自动化软件设计与应用

针对综采工作面高效开采需求,以及开采过程中面临的自动化软件产品缺乏,通用的工业组态软件缺乏行业针对性、设备接口协议繁多、对业务场景的适应性不足等问题,提出了一种面向综采工作面的自动化软件设计方案。面向综采工作面的自动化软件包括井下服务端、地面服务端、地面客户端3层架构。井下服务端是整个架构的基础,由驱动层、数据库模块、模型逻辑层、数据可视化层构成。驱动层负责接入适配工作面的各类设备及通信协议,实现与各设备的实时双向通信。数据库模块包括实时数据库和历史数据库,实时数据库为驱动层提供实时读写服务,历史数据库为驱动层提供数据记录服务。针对煤矿开采业务场景构建了综采工作面的数据模型,模型逻辑层用以解决软件缺乏行业针对性和适应性不足的问题。模型逻辑层通过与驱动层交互实现设备数据的实时上传和控制指令的实时下发,为数据可视化提供数据驱动,并且通过加载控制分析组件,完成各类设备的协同控制和数据分析功能。数据可视化层集成了多种数据展示技术,便于对数据进行多维度展示。实际应用效果表明：(1)在辅助生产方面,该自动化软件应用后,可以实现对工作面工况信息和设备状态的连续在线实时监测,支持对工作面设备的远程集中...     

基于OPC的第三方设备数据采集系统的设计与实现

在当前工业控制系统中,DCS系统与第三方设备进行通信时,必须开发对应的设备驱动程序;当DCS系统升级时,设备驱动也必须进行相应升级,从而增加了升级和维护成本。为此,提出了基于OPC的第三方设备数据采集系统(COMMOPC系统)。该系统由主框架和I/O驱动组成,I/0驱动为主框架提供统一的通信调用接口,主框架部分通过接口的调用来实现对设备I/0的统一管理、调度和通信信息的集中监视,并提供通用OPC Server接口,使上层应用系统通过OPC Client可实时地访问现场设备,解决了设备驱动程序与DCS系统必须一一对应的问题。     

基于数字孪生技术的三维智能化系统设计

为了提升三维智能化水平,设计基于数字孪生技术的三维智能化系统。通过现场层管理数字孪生体映射的物理实体与监测对象,为三维智能化系统提供需要的基础数据;感知层利用温度传感器与颜色传感器等,感知现场层管理的物理实体相关数据;数据存储层利用分布式文件与关系型数据库,存储感知的数据;功能层利用数据预处理模块缺失值处理存储的数据;层次化建模模块,依据缺失值处理后的数据,建立物理实体的几何模型与属性模型,融合几何模型与属性模型,得到孪生体模型;孪生体模型驱动单元,利用三维模型驱动方法,驱动孪生体模型,实现物理实体与孪生体的同步映射,得到孪生数据;仿真与预测模块依据孪生数据,可视化监测与分析物理实体的工作状态;通过应用层为用户实时呈现物理实体的动作仿真与实时监控结果。实验证明：该系统可有效感知物理实体的相关数据,建立孪生体模型;该系统可有效实现物理实体的可视化管理,提升三维智能化水平。     

多路并行ADS1282实时地震数据采集内核驱动设计

“大数据”物探时代下,为了进行高速度、多通道的地震数据采集工作,对数据采集驱动展开研究。针对多路并行地震数据采集应用层驱动存在系统调用频繁、硬件控制实时性不高以及数据采集效率低下等问题,在总线设备驱动模型的基础之上,提出将数据采集的实时和非实时操作分离且将简化系统调用过程到内核直接实现,实现了一种基于Linux内核的多路并行ADC内核驱动,支持1路SPI接口驱动多路32位精度△-Σ型的ADS1282外设。在i.mx6q平台上实际测试表明,相比于传统应用层驱动,本内核驱动能实现3路并行ADS1282数据采集,引入噪声少,且大大减少了系统调用量,提高了硬件控制的实时性,完成单次地震文件采集耗时减少了90 ms,提高数据采集效率。     

基于FPGA的地检系统设计与实现

系统是为某型号新一代航天载荷可见光通道设计;主要功能是实现可见光通道的图像的实时采集与获取,完成可见光通道的地面调试与性能检测;文中针对测试需求提出了完整设计方案和软硬件实现方法;系统采用Xilinx新一代低功耗现场可编程门阵列(FPGA)作为控制核心,通过自顶向下的程序设计方法完成硬件时序驱动和逻辑控制;系统主要完成了机械接口设计,CMOS探测器的电路设计与时序驱动,光电压信号的放大、滤波与数模转换,图像数据与上位机的传输接口设计以及上位机软件设计;高速数据传输通过USB接口来实现;经测试验证,系统功能良好,能很好地满足实际工程需求。     

VxWorks下AD/DA驱动系统设计及测试

在分析了VxWorks实时操作系统设备驱动机制后,通过采用VxWorks I/O系统挂接应用层与底层的方式实现了VxWorks下对AD/DA设备的驱动。在重点介绍驱动中核心代码的同时,简要说明了应用层软件的设计方法,并给出了详细的测试手段。     

智能电网中电力设备接入中间件的设计

随着电力行业的发展,越来越多种类的电力设备开始应用到生产中来,如何方便快捷地把新增设备接入到应用系统的同时很好地匹配新增设备规约成为研究热点。目前对新增规约处理的方法中的一种是开发新代码匹配新增规约,但是这种方式重复工作量大。第二种是使用规约转换器,实现新增规约与原来规约的转换,但是该方法对系统应用层代码修改较大,同时降低了系统的兼容性、稳定性、互操作性和软件平滑升级的能力。本文提出一种基于中间件层的电力设备接入方法,通过中间件层来屏蔽不同设备不同规约间的报文差异,向应用层提供统一接口,降低新增规约的工作量,最后通过总召命令实例来说明中间件层对应用层与设备规约的匹配。     

大型火力发电厂监控系统的研发与应用

介绍了采用FIX组态软件平台而研发的火力发电厂计算机监控系统。所研发的监控软件，不仅实现了发电生产过程信息的采集、处理和监控，而且提供了故障诊断与报警，自动生成生产报表，实现了监控和数据采集（SCADA）系统与发电厂管理系统的集成。此外，研究开发的事件顺序记录（SOE）系统能快速准确地判断跳合闸顺序，分析出事故发生的原因。该监控系统在清河发电厂的成功应用表明系统结构设计合理，功能完善，可靠性高。     

Process objects/masked composition: an object-oriented approach formodeling and control of discrete-event systems

An object oriented framework for modeling and supervisory control of discrete-event systems is described. Control and observation masks are encapsulated with process logic to form process objects, and a single type of interconnection operator called masked composition is used to build complex process objects out of simpler component process objects. The approach applies to both deterministic and nondeterministic plant models and supervisory design. In addition to the usual benefits of object-oriented design, such as software reusability, it yields conditions under which the existence of a nondeterministic supervisor implies existence of a deterministic supervisor     

基于JMX的统一管理框架

JMX,即Java管理扩展,是一个为应用程序、设备、系统等植入管理功能的框架,其强大的功能,可以非常容易地使应用程序具有被管理及伸缩性的架构,从而实现各种不同的软、硬件系统的无缝粘合、有效监控及管理。本文论述了在企业软、硬件系统管理应用中常见的几种管理策略并指出JMX在这些管理方式中的优点,并基于此提出一种基于JMX的通用管理框架。     

基于Web的远程数据采集监控系统的应用

讨论机房动力和环境监控系统的系统结构及软件设计方案，提出一种基于Web的远程数据采集监控系统的解决措施。该系统采用B／S结构监控模式，实现智能终端、监控管理中心和客户端的三方通讯，客户端设计采用基于组态的设计方法，服务器端设计包括Web服务器和数据库服务器的设计等。该系统具有设备体积小，性能稳定，成本较低，操作和维护简单的优点，有助于实现远程设备的集中管理。     

组件多工作模式下的离散事件系统监督控制方法研究

针对组件多工作模式下的离散事件系统,提出一种监督控制方法.利用Ramadge-Wonham监督控制架构,计算出组件各工作模式下对应的监督控制器.然后,利用所提的merge算法将组件各工作模式下对应的监督控制器合并,以生成融合监督控制器.再利用所提的事件选择函数得到在融合监督控制器各状态允许发生的事件,从而保证系统在融合监督控制器作用下的可控且非阻塞运行.最后,通过一个带反馈功能的制造系统演示本文所提方法的有效性,该系统中的检测单元将根据工件未通过检测的次数选择工作模式.相比于运用扩展有限状态机进行变量抽象的方法,本文所提方法更加直观简便,并能适应多个工件同时处于系统中时的情形.     

Cooperative Multi-Agent Control for Autonomous Ship Towing Under Environmental Disturbances

Among the promising application of autonomous surface vessels (ASVs) is the utilization of multiple autonomous tugs for manipulating a floating object such as an oil platform, a broken ship, or a ship in port areas. Considering the real conditions and operations of maritime practice, this paper proposes a multi-agent control algorithm to manipulate a ship to a desired position with a desired heading and velocity under the environmental disturbances. The control architecture consists of a supervisory controller in the higher layer and tug controllers in the lower layer. The supervisory controller allocates the towing forces and angles between the tugs and the ship by minimizing the error in the position and velocity of the ship. The weight coefficients in the cost function are designed to be adaptive to guarantee that the towing system functions well under environmental disturbances, and to enhance the efficiency of the towing system. The tug controller provides the forces to tow the ship and tracks the reference trajectory that is computed online based on the towing angles calculated by the supervisory controller. Simulation results show that the proposed algorithm can make the two autonomous tugs cooperatively tow a ship to a desired position with a desired heading and velocity under the (even harsh) environmental disturbances.      

基于MT9172的K口通信模块设计

目前,在军用战术互联网无线通信系统中,超短波/短波电台和多频段电台对外提供非标准的K接口供用户数据接入使用。在各类通信控制设备设计中,为实现语音和IP业务数据以无线的方式接入战术互联网[1],需要设计K口通信单元与各类电台进行数据交互。为解决此问题,设计了基于FPGA和MT9172的K口通信模块,FPGA主要实现K接口链路层功能,通过TDM口实现数据接入,按时隙对语音与业务数据进行复接、缓存与发送,实现与电台间的同步与环路信令握手。MT9172主要实现K接口物理层功能,并为FPGA提供串行数据接口。设计实现了野战网接口标准中定义的K口工作模式3,传输速率为128kbps,完成了TDM口到K口的接口转换。经验证,该K口通信模块能够可靠应用于各类需要接入战术互联网的通信控制设备中。     

On Petri net models of infinite state supervisors

A class of supervisory control problems that require infinite state supervisors is considered, and Petri nets with inhibitor arcs (PNs) are introduced to model the supervisors. This PN-based approach to supervisory control is compared to automata-based approaches. The primary advantage of a PN-based supervisory controller is that it provides a finite representation of an infinite state supervisor. For verification, implementation, and testing reasons, a finite PN-based representation of an infinite state supervisor is preferred over an automata-based supervisor. It is shown that this modeling advantage is accompanied by a decision disadvantage, in that in general the controllability of a language that can be generated by the closed-loop system is undecidable     

Performance assessment of advanced supervisory-regulatory control systems with subspace LQG benchmark

In this paper, a subspace method for LQG design and performance assessment is proposed for control systems in which supervisory and regulatory controllers are employed in a cascade structure. Usually, this is the case when an advanced controller is used in a supervisory control layer on the top of the regulatory control system, resulting in a cascade control structure. The objective of this study is to provide the optimal LQG control design in the cascade control structure and also to propose a method for calculation of the LQG ‘trade-off’ curves for performance assessment. The trade-off curve provides the optimal performance limit in terms of the best achievable input and output variances. Three possible scenarios for LQG control design in this supervisory-regulatory structure are discussed in the paper. The problem formulations are presented in the subspace framework to directly derive the control law and LQG trade-off curve without need of the conventional parametric models. A simulation example is provided to demonstrate the proposed method.