容错控制系统的一类新型阵列码技术

随着现代化生产的不断发展,控制系统变得日渐复杂,出现各类故障的可能性也随之增大.为了解决控制系统复杂化引起系统安全性减低的问题,人们将编码技术作为一种软件冗余技术应用于控制系统,由于控制系统具有强实时性的要求,因此阵列码技术成为主流技术.阵列码技术虽然具有纠错时间短的优点,但是纠错能力有限,一般只能纠正一到两个磁盘错误.针对上述不足提出一种能够在三个磁盘同时发生错误的条件下有效恢复数据的新型阵列码-扩展X码,给出编译码算法,并将其应用于火箭控制系统的容错.

超声与磁粉强化含单宁废水生物处理研究

单宁是一种典型的有毒难降解污染物，在制革、造纸、制药、印染等行业废水中广泛存在，对水环境造成污染并且影响废水生物处理效果。本研究针对含单宁废水生物处理效率低、较高浓度时微生物受抑制且污泥容易膨胀等问题，采用超声和磁粉来强化含单宁废水生物处理，研究超声和磁粉对微生物活性、污染物去除及污泥沉降性能的影响，并对其作用机理进行了分析和探讨。 研究结果表明，活性污泥系统中单宁酸容积负荷可以达到1.8kgCOD/(m3·d)，单宁酸和COD去除率分别达到85.2%和79.6%，但如果负荷进一步增大则微生物活性迅速降低。系统在pH 5~8、温度20~35℃、DO>1 mg/L的条件下具有较好的单宁酸降解效果和处理稳定性。单宁降解动力学参数为：μmax =0.208h-1；Ks=226mg/L；Ki=522mg/L；kd=0.0092h-1；Y =0.594。 磁粉对系统处理效果和污泥沉降性能有一定的促进作用，且效果要优于外磁场。适宜的磁粉粒径和投加量分别为0.05~0.15mm和1.0g/L，COD去除率比对照系统提高6.4%，SVI降低28.6%，污泥絮体结构紧密。磁粉强化主要是通过其对污泥菌胶团的凝聚、吸附作用以及对微生物活性的强化作用实现。 在适当强度（0.4W/cm2）和辐照时间（20min）的超声作用下污泥絮体和细胞膜通透性增大，酶分泌也增多，系统的COD去除率比对照提高了8.8%，单宁酶酶活提高了11%。但超声也使污泥絮体结构松散，沉降性能下降，SVI比对照系统升高9.3%。 由于污泥流失加剧导致污泥浓度相对较低，声磁联合强化系统相对于磁粉强化系统其处理效果并没有提高。但相对于单纯活性污泥系统，声磁联合作用下系统处理效果、污泥沉降性能以及系统运行稳定性都得到明显改善。本研究为难降解废水的生物处理提供了一个新的思路。 Tannins are typical refractory and toxic pollutants that commonly exist in wastewater from dye, medicine, paper and leather industries and cause many problems associated with environmental pollution and biological treatment of wastewater. Biological treatment efficiency of tannin-containing wastewater is usually low owing to its biological toxicity and low biodegradability, microbes are usually inhibited under high tannin concentration and sludge bulking frequently occurs. In this study, ultrasound and magnetic powder were used to improve the biological treatment performance of simulated tannic acid-containing wastewater. The effects of ultrasonic irradiation and magnetic powder on microbial activity, tannic acid degradation rate and sludge sedimentation were investigated. The augmentation mechanisms were analyzed and discussed. The experimental results showed that the microbes were prominently inhibited under high tannic acid concentration, but moderate degradation efficiency can be maintained under a tannic acid load of up to 1.8kgCOD/(m3·d), with the tannic acid degradation and COD removal percentage of 85.2% and 79.6% respectively. The highest degradation rates and treatment stability were achieved at pH range of 5~8, temperature range of 20~35℃ and DO concentration of above 1mg/L. The kinetic parameters were estimated, including: μmax =0.208h-1；Ks=226mg/L；Ki=522mg/L；kd=0.0092h-1；Y =0.594. The microbial activity, tannic acid degradation rate and sludge sedimentation were improved by adding Fe3O4 magnetic powder, and the augmentation performance was better than external magnetic field. The appropriate particle size and dosage of magnetic powder were found to be 0.05~0.15mm and 1.0g/L, respectively, under which the COD removal percentage was improved by 6.4% and SVI value decreased by 28.6%, and compact floc structure was observed. This was mainly caused by the flocculation and adsorption effects of magnetic powder against sludge floc and the stimulation of microbial activity under appropriate magnetic field. Under appropriate ultrasonic irradiation (ultrasonic intensity 0.4W/cm2, ultrasonic irradiation time 20min), the permeability of floc and cell membrane are improved, transfer of substrate and oxygen were reinforced; meanwhile, more enzyme were produced by microbes under the slight damage caused by ultrasound. However, the floc structure became loose under ultrasonic irradiation, leading to relatively poor sedimentation, with the SVI value 9.3% higher than the control system. Although the magnetic powder-ultrasonic irradiation combined augmentation system showed no improvement in treatment performance compared with sole magnetic augmentation system owing to its relatively low sludge concentration, it guaranteed the stable operation of system, meanwhile the tannic acid degradation and sludge sedimentation were significantly improved compared with sole activated sludge system. This study gives a new idea for biological treatment of refractory wastewater.

基于TCP/ IP 协议的CSR离子泵电源远程监控软件系统设计

This paper discuss a Ion-pump Power Supply control system making use of RS232 series bus and Intranet.The system s hardware VAC800 is composed of MSP430F149 mixed-signal processors produced by TI and UA7000A network model.MSP430F149 has advantages of ultra-low-power and high-integration.The Ion-pump Power Supply control system has the characteristics of strong function,simple structure,high reliability,strong resistance of noise,no peripheral chip,etc.Visual studio 2005 is used to design the system s softwa...中文文摘：论述了通过RS-232总线和Intranet网络,来实现对远端的离子泵电源的监测与控制。系统硬件VAC800由TI公司的MSP430F149混合信号处理器和UA7000A网络模块构成。MSP430F149具有超低功耗和高集成度等优点,利用它构建的离子泵电源监控系统功能强大,结构简单,可靠性高,抗干扰能力强。系统软件采用visual studio 2005设计。本监控系统能够很好地完成对加速器离子泵电源监视与控制。

基于分布式内存数据库的HIRFL-CSR真空监控系统

This paper introduced a real-time vacuum monitor system based on multilayer Web architecture for HIRFL-CSR(Heavy Ion Research Facility of Lanzhou & Cooler Storage Ring) project in Lanzhou.It combined with COM/DCOM to develop the application layer,and developed the web layer with ActiveX and Ajax technology.It provided a facility and efficiency method for real-time control.The application shows that this system runs stably and accurately.中文文摘：简要介绍了国家"九五"重大科学工程——兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)真空监控系统的总体结构,分析了在Web构架下,基于分布式内存数据库的多层真空监控系统的实现方法。采用分布式内存数据库,解决了基于Web构架的分布式实时应用环境下对系统和网络资源的消耗问题。在软件控制方面采用了统一调度,既简化了软件实现过程,又提高了系统的安全性、高效性和易维护性。该系统已成功运行。

CSR主环磁场电源控制系统研究

CSR控制系统是一个很庞大的系统，对它的控制是由许多分控制系统组成： 真空系统、电子冷却系统、束流诊断系统，CSR高频系统，数据获取系统等。磁 场电源控制系统是CSR控制系统中很重要的一部分，它是一个任意波形发生系统。 在CSR的分控制系统中，所有依赖波形控制的系统都可以由它来控制。波形的形 状由物理人员根据加速器物理要求计算得出。因为加速器运行的所有过程都为电 源所控制，所以我们的控制系统的直接控制对象就是磁场电源。在整个控制系统 中最重要的就是在控制过程中，控制过程波形的同步和控制过程波形的精度，这 是同步加速器控制系统的关键所在。过程波形的同步由同步时序系统控制，这是 CSR主环成功运行的决定条件。 本文对磁场电源控制系统和时序系统分别进行了论述。对磁场电源控制系统， 主要从系统的结构，I/O部件的硬件设计，I/O部件的软件设计这几个方面进行 论述,其中，I/O部件由I/O控制器和DSP处理器组成；对时序系统，论述了设计 原理和具体实现；最后给出了实验平台测试和现场测试的结果。 本文的创新点主要有，在加速器控制领域：（1）采用ARM+DSP的控制方式； （2）同步时序系统的末端定时原理； 从测试结果来看，我们的控制系统不管从结构设计，还是从软硬件设计上都 达到了设计的要求

CSR真空控制系统的研究

本论文主要解决CSR真空系统的控制实现与连锁保护问题。 HIRFL-CSR（Heavy Ion Research Facility at LanZhou-Cooling Storage Ring兰州重离子冷却储存环）是国家重大科学工程。为了保证CSR正常运行，超高真空系统的平均真空度必须达到6×10-9Pa，超高的真空度来之不易，CSR上任何一处真空设备发生故障，就会破坏真空度，所以CSR必须具有响应速度快、安全可靠，稳定性好的真空控制与连锁保护系统。 HIRFL-CSR真空设备有离子泵电源、分子泵、钛升华泵、阀门、真空计等。分子泵只在粗抽时使用，钛升华泵为间歇升华，因此不需要监控。需要显示和控制的设备为离子泵电源、真空计和真空阀门。通过对CSR上每个真空计的真空度数据的监测和真空阀门状态的采集，一旦真空度降低到一定阈值，立即关闭相应位置阀门（保护真空）,并给出故障报警，从而实现真空系统的连锁保护。 真空控制系统以嵌入式处理器ARM、复杂可编程逻辑器件CPLD和微控制器MSP430为核心，实现了远程数据采集、数据显示和自动控制等功能。本系统可以进行现场监控与调试，也可以通过集成的100Mbps以太网接口电路进行远程监测与控制，CSR上各处真空度和真空阀门状态自动传送到中央控制中心，中控中心也可以发送命令查询当前真空设备状态和各种读数。 本文主要介绍了基于ARM、CPLD和MSP430的嵌入式真空控制系统的设计与实现。内容主要包括(1)系统各部分硬件电路设计与真空控制功能实现 ，硬件系统调试 。(2)嵌入式uClinux操作系统构建和在其上进行的应用程序，设备驱动程序，串行通信程序的开发。（3）CPLD的VHDL程序和MSP430的C430程序设计。 本文目的是解决CSR真空控制系统问题，但对于许多远程数据采集与控制等问题的解决有重要参考价值

CSRm高频系统控制器

HIRFL-CSR（Heavy Ion Research Facility at LanZhou-Cooling Storage Ring兰州重离子冷却储存环）是国家重大科学工程，其控制系统是一个庞大的系统，由许多分控制系统组成，高频系统是其重要组成部分之一。加速器的加速过程都是由高频系统来完成的。由于高频控制系统的控制对象就是高频腔体，控制系统的稳定性和输出频率的精确性将直接影响到加速器系统的正常工作，而对于高频系统的状态回读又直接决定了对于高频系统的远程监控能力，所以高频控制系统的设计非常重要。本设计基于现场可编程逻辑门阵列FPGA和数字信号专用处理器DSP搭建， 一方面可以完成从控制中心远程控制高频腔体，另一方面也可以完成对于当前状态的读取，所经过的通道也是多样化的，包括CPCI总线通信，CANBUS总线通信或者是485总线通信。本文的内容包括了1>对于高频控制系统控制对象的分析以及各种控制参数要求。2>组成此系统的硬件部分分析选择以及硬件系统的搭建过程。3>对FPGA和DSP进行程序设计的过程和方法。本文的价值不仅在于对高频系统的控制上，对于其他数据采集系统，远程控制系统以及总线通信和数据分析算法上也有着参考价值

同步加速器磁场电源控制系统的优化研究

CSR控制系统是一个基于网络的分布式控制系统，它是由许多分控制系统组成。磁场电源控制系统是CSR控制系统中很重要的一部分，它是一个波形发生、数据采集系统。所有依赖波形控制的系统都可以由它来控制。波形的参数由物理学家根据实验需要计算得出。因为加速器所有的运行状态都被电源所控制，所以控制系统的直接控制对象就是磁场电源。在整个控制系统中最重要的就是控制波形的同步和波形的精度，这是同步加速器控制系统的关键所在。波形的同步由同步时序系统控制，这是CSR成功运行的决定条件。数据的采集、电源状态的监测由数据采集模块CPLD负责完成，与前端ARM控制器结合，形成数据的上行通道。采集到的数据均存放在中央控制室的数据库中，以供参考、后期分析及应用。论文论述了对CSR磁场电源控制系统、时序系统和软件系统的设计实现及优化改进

重离子治癌装置的束流位置控制系统

近代物理所依托兰州重离子冷却储存环（HIRFL-CSR）开展重离子治癌研究。在重离子治癌过程中，需要对束流位置十分精确的控制。本文实现了精确控制重离子束对肿瘤实现三维适形扫描。 对肿瘤切片方向定位采用主动磁扫描方式，通过控制X、Y 扫描铁电源实现束流对肿瘤一层切片中各点的扫描，在治疗过程中需要实现位置变化与辐照剂量的联动。为满足束流位置切换时扫描铁电源的阶跃响应过程，采用了一种新的加速器电源控制方式，通过控制频率变化实现扫描铁电源阶跃响应过程。该方法具有精度高、参数少、响应速度快和实时性好的特点。本文提出了扫描铁电源电压控制的数学模型和实现结构，通过FPGA+DSP+DDS的硬件平台实现该电源控制方法。最终完成了对扫描铁电源高精度的控制。 肿瘤深度方向定位实质上是重离子束流Bragg峰的定位。Bragg峰与束流能量的关系要求重离子束在不同能量间切换，因而需要加速器实现变能加速。本文设计完成了适应变能加速的高频控制器，介绍了高频控制器实现方法，从而满足不同深度肿瘤切片对束流能量的要求。 核心及创新点：(1)实现重离子治癌过程中束流位置和剂量的联动; (2)基于频率调节的扫描铁电源控制器; (3)满足变能加速的高频控制器 从现场的测试和应用结果表明位置控制系统达到了设计要求

CSR控制系统的大规模多级分布式数据交互系统

CSR控制系统是一个庞大的网络分布式控制系统,它是由许多子系统组成。大规模多级分布式数据交互系统是CSR控制系统中的核心。它是实现CSR束流多能量级连调的核心，它涉及整个CSR控制系统的数据传输以及数据结构定义。大规模多级分布式数据交互系统的开发是基于螺旋模型，采用螺旋模型进行开发能最优实现CSR控制系统的需求以及各开发阶段具有很大的设计灵活性。该大规模多级分布式数据交互系统完全实现了采集数据的上行和控制数据的下行，系统通过网页实现对控制数据的录入以及对采集数据的实时显示。CSR所有数据都存储于Oracle数据库系统，数据库系统是一个三级分布式数据库系统，这样能均衡各前端服务器的资源与性能。前端服务器COM组件通过TCP/IP与ARM控制器和多功能控制器进行数据上行下行的数据交互，以及通过PCI 接口实现与各FPGA板卡进行数据交互。 论文论述了对大规模多级分布式数据交互系统、网页系统、Oracle数据库系统、COM组件库、PCI驱动程序以及各软件系统的设计实现。对大规模多级分布式数据交互系统主要从系统的结构、各级硬件设计和各级软件系统的设计这几个方面进行论述；网页系统主要描述了该系统是基于MVC框架模型的开发设计并介绍了JavaBean与Oracle数据库系统的数据交互；Oracle数据库系统主要从二级Oracle数据库的自动实时更新，和各触发器系统这几方面进行论述；又从各COM接口的功能方法进行对COM组件库的全面论述；PCI驱动程序的设计开发是与各FPGA板卡的数据交互的必须条件。大规模多级分布式数据交互系统的软件开发都采用了螺旋模型对其进行开发。本文的工作是CSR控制系统中的核心部分，具有重要的意义，同时也给同行研究工作者提供了重要的参考。 本文核心及创新点：1、创造性地提出了大规模多级分布式数据交互系统软件工程。2、三级分布式数据库系统的自动实时更新。3、采用web+Oracle+COM+PCI+ARM+FPGA+DSP的多级数据传输。4、设计并实现虚拟加速器。 从现场调试运行和验收的情况来看，大规模多级分布式数据交互系统不论从结构设计，还是软硬件设计开发都达到了设计要求

谐振式电子加速器电子枪注入控制系统

电子加速器作为一种工业化设备已经在各个领域得到了广泛的应用，它的内部控制电路工作在高电压环境中，尤其是高电压端存在的各种干扰对其稳定性影响很大，使得高压端的控制显得很困难，由于以往使用的高压端控制电路常常发生损坏，因此本文就高压端控制进行了讨论，并从原理和元器件设计方面考虑来解决这些问题。本文对大功率谐振式电子加速器的用途、工作原理以及总体结构做了简要的介绍，同时主要阐述了电子加速器电子枪注入控制系统的原理设计、总体结构以及实验结果。本文对以往使用的控制回路在高压端工作时其存在的问题进行了分析，比较了两种方案的优缺点，主要从电路的抗干扰和抗电流冲击以及稳定性出发对电路的各个部分进行了合理的设计，重点对组成电路的各个单元进行了详细的原理介绍和设计计算，而且对整个系统进行了SIM 99仿真，得到了合理的结果，与实验过程中所测数据完全一致。通过对电路的实际调试和分析可以看出该系统比旧系统在抗干扰和可靠性方面有大幅度的提高

SSC高频计算机控制系统之软件设计

高频系统是HIRFL系统中一个很重要的组成部分。其工作的稳定性和可靠性直接影响到束流的大小和品质，通过远程计算对其控制的目的不仅使人们远离现场恶劣的工作环境，而且在于提高整个系统的稳定性和可行性。高频计算机控制系统（RFC）的控制对象就是这个高频系统，它包括两个高频机和三个稳定系统：频率稳定系统、相位稳定系统、幅度稳定系统。考虑到整个系统长时间的工作状况和对稳定性和可靠性的严格要求，系统在硬件接口上选择了具有标准接口和强的扩展能力的CAMAC系统。CAMAC机箱的串行连接通过接口板2926和计算机联系在一起。在CAMAC串行总线上共有4个机箱分别负责高频机、相位、幅度和频率系统。这套系统的软件工作在Windows98操作系统平台下。有三个部分组成软件部分：一是漂亮友好交互性强的界面，这部分是通过VB和VC混合编程得来。二是功能稳定、可靠性强的接口，这部分是在VC中建立DLL来完成最终驱动。还有一部分是数据库，这个数据库是由Access生成，用于存储程序中的参数和高频系统的运行参数。这三个部分在界面程序中有机结合在一起共同完成对整套系统的控制作用。目前这套系统已经完成，运行在中控室的控制平台上，经过测试工作效果还很不错。本论文主要具体阐述了这套系统的组成，以及在程序设计时的思路、过程还有一些问题的解决办法等。

基于Windows系统的原油水气含量自动监测仪表远程控制系统的设计

本论文主要内容是一种应用于油田的工业用仪表的程序设计。程序体现了当今流行软件基本的设计思想，同时具有积极的现实意义。论文内容主要包括三大部分。第一部分简略地介绍仪表的总体的工作原理。从水含量，气含量两个方面进行了论述。第二部分介绍了仪表的工作过程中，涉及的硬件部分。简略的阐述了硬件部分的探测器结构部分，详细的介绍了第三部分软件编程中用到的计数卡和D／A转换板卡的原理，及编程控制的基本步骤。第三部分是仪表的软件部分，也是核心和重点部分。主要介绍了软件的总体框架，重点地说明了计数卡的驱动程序设计，数据采集，打印部分，数据库部分，实时性的实现方法。同时还有参数拟合功能中，涉及到的数理统计中参数回归法确定参数的具体方法。结合各个具体功能的说明，给出了具体的源代码。程序的其它必不可缺少，但实现起来难度相对较小的部分给出了简略的说明。该程序具有操作简单明了，界面友好，功能齐全等特点。通过对该工业仪表程序的设计，在计算机软件及硬件方面的理解，都能够得到一定水平的提高。特别是在计算机软件的设计方法，设计思想等各个方面都有深入的认识。

ECR离子源高真空微调针阀控制系统

本论文首先介绍ECR（电子回旋共振）离子源的基本原理及其发展，在此基础上讲述了近物所的14.5GHzECR离子源的结构和特点。本论文主要内容是介绍所研制的适用于30KV高压端的ECR离子源高真空微调针阀控制系统。此系统被控对象是位于ECR源上的高真空微调针阀，它与地面之间有20～30KV的电位差。论文中首先阐述此控制系统研究的背景，并对ECR离子源电气参数控制的特点进行了说明。根据被控对象的情况以及对系统提出的指标，详细讲述了此控制系统的软、硬件实现。硬件包括步进电机、步进电机驱动器、轴编码器等。软件包括译码编程。然后从总体介绍此控制系统的功能结构，再分步讲述发射器、接受器、译码等各功能模块的实现过程。此控制系统的最大特点是使用光路实现高压绝缘，这为解决位于ECR离子源高压端器件的控制问题提出新思路。本系统的光路采用红外线发射接收系统，以空气为传输介质，依据光信号的有无接收控制信息，此方式效果好、易于实现。在系统中，使用光路传输装置定位，聚集透镜聚集，增加信号强度，提高抗干拢能力。而且此光路传输系统价格便宜，易于实现，可靠性好。在整个控制系统方案调研期间，对各种控制方式进行了比较和实验，在此基础上，确定了一个比较经济实用和具有高可靠性的方案。经过设计电路原理图、绘制印制线路板、加工印制线路板、购买元器件、组装电路后，首先成功地进行了离线调试，最后，将整个系统模拟实际环境进行调试实验。整个系统实现了稳定可靠的工作，达到了预期的设计指标，精度好于要求的千分之一。由于时间紧张和条件的限制，该系统还未在现场设备上进行实验。因此，在今后的工作中，此控制系统还需要在条件具备时，在现场设备上进行实验和考验。此外，为满足国家大科学工程兰洲重离子冷却储存环的要求，我参与了在14.5GHz ECR离子源上进行afterglow工作模式的实验，首次产生了高电荷态脉冲束流Ar~(11+)和Ar~(12+)。论文最后一部分给出了初步实验结果，并对结果进行了分析和解释。

加器束流强度和能量稳定控制系统

本文基于中国科学院的代物理研究所电子辐照室的谐振变压器型电子加速器计算机控制系统的研制工作。首先介绍了研制此种加速器的国际、国内的历史背景和前景，接着介绍了加速器的结构和工作原理，描述了加速器的计算机控制系统，着重介绍了加速器的束流强度稳定系统和能量稳定系统。在束流强度稳定系统中，首先介绍了束流稳定系统的工作原理、实现的方法和对灯丝加热电源的要求；通过对灯丝电源的控制达到对束流强度调节和稳定的目的。而灯丝电源处在IMV左右的高压端，为此设计了光路传输系统，把高压端与低压端隔离开，同时又能传输控制信号。用一台可编程序控制器（PLC）作为主要控制硬件完成控制任务，同时编写了PLC控制软件。对于能量稳定系统，介绍了其工作原理、外部硬件组成（包括另一台PLC站）。针对能量稳定系统的特殊要求，在软件方面设计两种工作模式：变频器稳定模式和加速器调试和维修使用。以上两个控制站都有完备的报菟显示功能。使用组态王5.0开发了上位机（工控机）的动态显示画面，它能完成计算机控制命令的发布、参数显示和随机修改控制参数等功能。实验表明以上工作都达到设计要求，效果良好。