HIRFL控制系统数据库系统设计

HIRFL（兰州重离子加速器）是我国第一个大型重离子物理研究装置。HIRFL控制系统是保证HIRFL系统正常高效运转的重要环节。本文利用数据库技术、网络技术设计了HIRFL控制系统数据库系统，实现了在网络环境中只使用一个应用程序就可对整个HIRFL系统控制进行控制的要求。论文首先介绍了数据库系统理论，然后对软件设计涉及的各部分基础知识进行了阐述，最后详细讨论了整个数据库系统设计中的数据库设计、应用程序人机界面设计等部分。数据库应用SQL Server 2000大型数据库，并使用ODBC技术作为数据库访问手段；人机界面部分使用面向对象编程技术进行Windows编程。整个论文工作在建立了一个包含整个控制系统各部分设备信息的数据库的同时，还提供了一套包含所有基本控制功能的HIRFL分布式控制软件，为HIRPL控制系统数据库系统的进一步完善提供了二次开发平台。

HIRFL智能控制系统的研究

本论文从HIRFL（兰州重离子加速器）运行对控制的要求出发，根据HIRFL-CSR大科学工程控制系统改造的目标和要求，我们采用将模糊逻辑控制，神经网络和遗传算法有机结合而进行全局优化的智能控制系统对加速器实施闭环控制。论文分为七章，第一章为引言，对HIRFL系统进行了介绍，同时对课题的背景和意义进行了说明。第二章首先介绍了智能控制的基本概念、研究对象、基本结构、功能特点和数学工具，然后对HIRFL智能控制系统结构进行了简单描述和分析。第三章详细地介绍了HIRFL控制模型辨识的方法及过程，其中包括对神经网络、模糊系统和神经模糊推理系统ANFIS的概念及相关技术的介绍以及在HIRFL控制模型辨识中的应用，同时对MATLAB辅助神经网络设计和MATLAB辅助模糊系统设计进行了介绍。第四章详细地介绍了HIRFL模糊神经网络控制器的设计，其中包括对模糊神经网络的概念及相关技术的介绍以及在HIRFL模糊神经网络控制器设计中的应用。第五章详细地介绍了HIRFL智能控制系统的建立，对遗传算法的概念及相关技术进行了介绍，并应用它对系统进行优化。论文的第六章应用HIRFL智能控制系统设计方法对HIRFL-CSR-COOLER系统进行智能控制系统的设计，并对设计结果进行仿真分析。第七章是结束语，首先对HIRFL智能控制系统进行了总结，然后对未来控制系统的发展谈了些自己的看法。整个论文工作实现了一套包含控制模型、模糊神经网络控制器和优化算法的智能控制系统，提供了进行闭环控制的一种模式，为进一步的智能调束研究提供了一套极具借鉴价值的加速器智能调束设计方法和方向。

用于加速器控制的神经元网络的研究与设计

随着HIRFL-CSR工程的进展，前端控制系统的改造在实时性、可靠性和成本等方面提出了更高的要求。而且HIRFL-CSR系统工作坏境非常复杂，各种干扰难以预测，使用传统方法很难达到稳定的控制效果。针对这些问题，本论文利用LonWorks现场总线技术与智能控制相结合的方法，研究和设计了用于HIRFL-CSR端控制的神经元网络系统。本文首先阐述了智能控制的产生与发展，分析了智能控制的结构理论和智能控制的主要技术，深入研究了神经网络算法及一些典型的用于控制的神经元网络模型。并从HIRFL-CSR控制角度出发，设计了用于加速器控制的神经网络控制模型，该神经网络利用一种全局寻优的自适应快速即算法来弥补基本B尸算法的缺陷，使其更加符合HIRFL-CSR控制系统的要求。其次，结合HIRFI-CSR工程的控制要求，采用Lonworks现场总线技术，把传统的集中与分散相结合的集散控制结构，变成新型的全分布式结构，把控制功能、彻底下放到现场，依靠现场智能设备本身实现基本控制功能，形成一个低成本，高可靠性的前端现场智能控制系统。采用神经元芯片实现了智能控制器和网络适配器，结合神经网络控制技术设计和实现了HIRFL-CSR控制网络的试验平台。该神经元网络的整体构架符合现代控制技术的网络化，智能化，分散化和开放化的发展趋势。最后，总结了神经元网络的研究与设计，并提出神多兄网络柞加谏器智能神不课题对HIRFL-CSR控制的完瞥迸行了有益的探索，提出了可行的实现方案，该研究对于HIRFL-CSR控制系给的改造具有重要的工程意义。

基于MSP430F149的智能温度控制系统

随着计算机技术、测量技术以及控制技术的高速发展，越来越多的先进设备、技术和方法应用于控制领域中。在这其中，单片微处理器因其性能的日益提高、价格的不断降低、强有力的性价优势而逐渐凸现其重要的核心地位。而基于它的温度控制器对于大型工业工程和日常生活等领域的应用前景也日趋广阔。本智能温控系统将应用于国家大科学工程HIRFL-CSR中，它以新型低功耗单片机MSP430F149作为核心，并配有键盘和数码管显示组成小型操作系统，可实现数据采集、数据显示、键盘输入和自动控制等功能。本系统可以进行现场监控，也可以通过RS-485与上位机的串行通信，使这套系统可以在上位机上设定控制温度和各个控制参数，实现远程对温度的实时监控。相对传统的温度控制器而言，本设计采用了铂电阻温度测量电路，并通过硬件和软件两方面对采集模块进行优化处理以便提高系统精度。最终实现了在O℃～500℃温控范围内采集精度在士1℃范围内。使得整个系统具有精度高、可靠性较好、电路简单、成本低、体积小、生产调试方便等特点。本文从硬件和软件两个方面详细介绍了构成本系统的各个模块的硬件电路设计·实现功能和软件编程思想，并丛温控系统的硬件和软件方面介绍了一些工程上实用的抗干扰措施。

COM组件技术在CSR控制系统中的应用

HIRFL-CSR（兰州重离子冷却储存环）是国家重点实验室之一。CSR控制系统是保证CSR正常运行的重要环节。这样一个大型的控制系统，是由多个子系统分别构成的。在CSR的控制方案中，允许用户通过访问web浏览器并利用COM技术来控制设备和获知设备的当前运行情况。本文描述了一个典型子系统中设备控制的实现。并介绍了COM更高层次的应用，即DCOM技术在分布式领域的应用。一本文首先介绍了Windows编程，Win32应用程序等一些基本的编程知识，并且简单介绍了开发COM组件的开发工具ATL和COM组件的基本概念。其次，介绍了一个具体子系统的软件结构和整体设计。最后详细介绍了DCOM技术的基本结构，和它所提供的一些系统服务。整个论文的工作介绍了CSR控制子系统中COM组件技术的选择理由，并完成了COM组件的程序设计和软件调试。还为以后开发和实现分布式控制系统的控制组件提供了理论基础知识。

总线控制器的设计及其在CSR控制系统中的应用

HIRFL-CSR(兰州重离子冷却储存环)是国家“九五”重大科学工程之一。CSR控制系统是保证CSR正常运行的重要环节。这是一个基于以太网的分布式控制系统，它由两部分组成：总体控制服务器系统和前端控制服务器系统。 本文介绍了应用于CSR前端控制系统中的嵌入式总线控制器。首先介绍了嵌入式总线控制器的硬件设计方案。系统以32位高速双以太网处理器JUPITER为核心。JUPITER是一款低成本、高性能、建立在以太网系统基础之上的处理器。该系统的外阴电路主要包括存储模块、接日模块、总线控制模块。接口模块有RS485、RS232和网络接口电路。其次论述了嵌入式操作系统uClinux的体系结构以及uClinux与标准Linux的不同之处。论文从uClinux的内核结构出发，讨论了源代码的组织结构，概括分析了uClinuxlj勺内存管理、进程管理。最后介绍了uClinujx统的移植方法和应用实现。uClinux移植主要包括引导装载程序、uClinux内核和文件系统三个部分。在引导装载程序的移植过程中，论文重点给出了一种固化引导装载程序的方法；在uClinux内核移植中，讨沦了交叉编译环境l为建立和uClinux内核配置方法，总结了uClinux内核移植的层次结构和具体的移植过程。沦文通过对嵌入式处理器的分析，以及对嵌入式操作系统移植的探讨，展示了嵌入式系统开发的核心技术，对眠入系统的开发应用具有一定的实际意义。

HIRFL-CSR真空测控系统

兰州重离子加速器冷却储存环（HIREL-CSR）真空系统是一个超大型超高真空系统，系统全长约500米，系统由1000多个非标加工工件、真空获得设备、真空计和阀门构成，与各类磁铁、电子冷却、高频、高压静电偏转板等设备相连［1］。兰州重离子加速器冷却储存环的真空要求很高所以我们选用了国外性能比较优秀的泵配合先进的工艺。实现了全环平均真空度达到6X10-9Pa。HIRFL-CSR真空设备有离子泵，分子泵，钦升华泵，阀门，真空计，质谱计等。需要显示和控制的设备为离子泵，真空计，阀门和质谱计。分子泵只在粗抽时使用，钦升华泵为间歇升华，因此不需要监控。我们要对储存环上的每个真空计的读数进行监测，通过对真空计的监测，实现报警，真空系统的连锁和对真空设备采取自动保护措施。本文主要从各种真空设备（真空计、真空泵、阀门）控制等几个方面介绍HIRFL-CSR超高真空控制系统。

SDRAM控制器的设计及其在CSR控制系统中的应用

在国家重大科学工程HIRFL-CSR的控制系统中，高速数据获取单元或非线性过程控制器常用到数据缓冲存储器。采用集成度高、功耗低、可靠性高、处理能力强的同步动态随机存储器SDRAM，是最好的选择。但是，与速度快、控制简单的SRAM相比，SDRAM存储器有复杂的时序要求，需要定时刷新，为此，必须设计SDRAM控制器。为了降低系统成本，采用FPGA技术，并使用VHDL语言设计和实现SDRAM控制器。论文首先介绍了存储器的结构和原理，SDRAM控制器的结构和组成，FPGA技术及其配置方法和VHDL语言的基本概念。随后详细介绍了SDRAM控制器基本结构的建立、符合PC133规范的硬件设计方案和软件的实现。其次，介绍了串口和SDRAM控制器的设计开发平台，并实现对SDRAM存储器的数据读写和刷新。另外，还介绍了与计算机进行串口通信的设计。 最后，介绍了利用FPGA实现DSP与SDRAM的接口电路设计及其在HIRFL-CsR控制系统中的应用。整个论文的工作完成了CSR控制系统中SDRAM控制器的硬件设计和VHDL程序编制、调试。为以后开发和实现控制系统的高速数据获取提供了一个原型。

面向油田的通用型智能测控系统的研制及应用

本文全面地论述了面向油田的通用型智能测控系统的研制开发及这一系统的结构、性能和软硬件特色。论文阐明了系统的开发背景，系统模型的建立，电路结构的建立及主要芯片的选择及其特性，软件系统的完善，浮点子程序库的建立及几个主要浮点计算子程序的算法；系统特色方面，主要从线结构和I2C串行总线通信子程序进行了论述。另外，本文从应用的角度，介绍了用此系统实现原油含气、含水率监测仪二次仪表的硬件及软件方法，在所建立的子程序库的基础上完善了监测仪的系统软件，与科庆公司原有的监测仪相比，具有操作方便，在线参数修改，掉电参数长期保持的优点。另外两个应用实例—化验室用含水率测量仪和RGH—PCL型计量控制装置，文章最后也作了介绍。

全程一致访问控制体系研究

针对系统中的访问控制体系由各种访问控制机制堆彻而成而带来的系统访问控制不一致问题,本文提出了全程一致访问控制的概念,随后给出了全程一致访问控制体系的结构、分工及准则,以指导全程一致访问控制体系的构建,然后采用了原型系统对全程一致的访问控制体系进行了验证.采用该体系,不但能有效发挥系统中各访问控制机制的优势,还能降低安全投入成本.

基于ARM Linux的门禁系统的设计与实现

门禁系统主要负责对出入通道进行管制，是社区楼宇安全监控系统的一部分。传统的门禁系统通常采用密码识别、卡片识别的方式进行验证，由于密码、卡片容易被盗用、丢失，系统安全性不高。在通信方式上传统门禁系统通常采用RS485或者RS232连接，传输距离、速度和连接终端数均受限制。本文提出的人像识别门禁系统解决方案采用ARM-Linux系统平台，依靠社区宽带综合业务网的传输和存储能力，结合密码、RFID和人像识别三种识别方式，利用网络技术和生物识别技术达到识别率高、响应速度快、扩展能力强的要求，并能够与驻地网的其它业务集成，提供业务级的联动服务。此外，该门禁系统还支持用户使用电话开门，由服务器完成对用户来电的识别和防伪验证。本文工作的主要贡献是：参与了ARM-Linux系统的裁剪、移植和声卡驱动的修改；建立了ARM-Linux交叉编译环境；完成了门禁前端软件系统的整体设计和实现；完成了服务器软件电话呼叫响应子系统的设计。

稳像平台控制系统研究

光电稳像平台是机载光电吊舱、舰载光电跟踪仪、弹载成像导引头等武器系统的关键部件之一，它是一个集光、机、电于一体的复杂系统。光电稳像平台的控制问题是制约武器系统总体水平的一项关键技术。目前，国内光电稳像平台的研究水平距先进国家的产品水平差距较大，还有很大的发展空间。本文以理论与实验为基础，对稳像平台中的伺服控制技术进行了探索和研究。 针对国内外稳像平台的研究现状，提出了控制系统的总体方案设计。分析了影响控制系统精度的各方面因素，并提出了相应的改进措施；对于伺服系统，为提高系统的跟踪精度，必须提高伺服系统的无差度。因此，本设计采用基于PID的复合控制提高系统的跟踪精度，并运用MATLAB进行了仿真分析；根据系统的实际工作情况，通过分析指出如何克服摩擦力矩的影响是本系统中提高稳定精度要重点解决的问题。针对这一问题，提出了采用速度环和稳定环的双环控制方法，实现了较高的稳定精度。 本文对稳像平台控制系统还进行了软硬件设计。硬件设计部分重点对以DSP为核心的控制电路、以CPLD为核心的时序控制电路、电机驱动电路等硬件电路的设计进行了详细的论述；软件设计部分重点介绍了系统主程序、各功能模块中断服务子程序、控制程序及时序控制程序的设计与实现。 实验结果证明：本文所进行的理论分析是正确的，所设计的控制系统是合理、有效的，并且系统具有较好的控制精度和跟踪精度。 关键词： 稳像平台；控制系统；PID控制；速度环；位置环

基于解耦控制的SCARA机器人轨迹跟踪控制器设计

SCARA型机器人的控制问题由于其动力学模型中没有重力矩项的作用而得以简化,由于在实际应用中经常要求其高速运动,则对具有强耦合的哥氏力与向心力的控制就成为制约其系统性能的重要问题。提出通过线性变换对机器人系统解耦,将高阶系统转化为解耦的低阶系统进行控制的方法,并且应用极点配置对解耦的系统求解机器人控制器。该方法无需测量关节速度和加速度,只需要测量关节位置信号。所提出的控制器既能保证闭环系统全局渐进稳定,又能通过对线性化系统闭环极点的配置来获得期望的闭环系统响应性能。仿真实验证明了所提出的控制器设计方法的可行性。

基于B/S模式的机器人监控平台的研究

针对目前移动机器人本体研究平台存在局限性的问题,设计出一种基于B/S模式的机器人软件控制系统。系统的实现采用了Java和Vc相结合的方式,在利用Java语言的JNI技术解决接口问题的同时,为了充分利用现有软件模块,提出了一种新型的控制架构,使得整个系统更加完善。通过实验验证了此方法的有效性,有效的提高了系统的可维护性,可扩展性以及可复用性,最终很好实现了控制机器人的目的。