大型船舶中某些關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)，需要先建立試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行試驗(yàn)，獲取設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、優(yōu)化，為下一步設(shè)計(jì)提供最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。此控制系統(tǒng)的對(duì)象為船舶發(fā)動(dòng)機(jī)部分的液壓系統(tǒng)的試驗(yàn)平臺(tái)，通過試驗(yàn)得出設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的耐壓參數(shù)、管道參數(shù)等。試驗(yàn)平臺(tái)的組成有電動(dòng)機(jī)、油箱、管道回路等。采集主油器、注油器、調(diào)速器、伺服機(jī)構(gòu)等進(jìn)出口的壓力、流量、溫度參數(shù)。調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以得到不同情況下壓力、流量、穩(wěn)定等參數(shù)。 1. 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 測(cè)試系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，集數(shù)據(jù)采集、處理、管理、控制于一體。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖一所示。數(shù)據(jù)采集A/D采用的PCL818-HD采集卡，考慮到控制系統(tǒng)中對(duì)電機(jī)控制的特殊性，故D/A模塊采用巨騰公司的模擬量輸出模塊E-IO-AO-02。 系統(tǒng)為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)AO模塊的要求很高，最后選擇了巨騰公司的E-IO-AO-02模塊。因?yàn)樵撃K有以下優(yōu)點(diǎn)：1、采用泛用型模擬輸入及隔離技術(shù)，并以系統(tǒng)芯片（SOC）科技設(shè)計(jì)而成；2、兩路模擬量輸出，特別是電流和電壓可選的特點(diǎn)使得在控制中根據(jù)需要選擇不同的電壓和電流；3、可現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)隔離設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和為以后系統(tǒng)的升級(jí)提供了基礎(chǔ)；4、提供了RS485接口可以滿足工業(yè)中網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)距離的控制。 測(cè)控系統(tǒng)是集數(shù)據(jù)采集、處理、管理、控制于一體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其系統(tǒng)主要功能為：系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互功能，用戶能快捷、準(zhǔn)確、高效地進(jìn)行主油泵運(yùn)行實(shí)驗(yàn)、主油泵性能實(shí)驗(yàn)、調(diào)速器靜態(tài)實(shí)驗(yàn)、注油器性能實(shí)驗(yàn)；用戶可以通過此系統(tǒng)對(duì)指定的試驗(yàn)內(nèi)容的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣、數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)與打印，同時(shí)還可對(duì)歷史數(shù)據(jù)查詢；可實(shí)現(xiàn)變頻閉環(huán)調(diào)速控制。測(cè)試系統(tǒng)的軟件見圖二所示。 圖二實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)軟件 2. 平均值濾波法 數(shù)據(jù)的處理是軟件的主程序，正確的數(shù)據(jù)是處理的關(guān)鍵。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多干擾源決定了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定性，所以，要對(duì)誤差進(jìn)行分析、處理。根據(jù)數(shù)據(jù)受干擾性質(zhì)及干擾后果的不同，采取的軟件對(duì)策各不相同，沒有固定的模式，在一般采集系統(tǒng)中，可以采用一些簡(jiǎn)單的數(shù)值、邏輯運(yùn)算處理來達(dá)到濾波的效果，一般有這么幾種方法： 2.1 平均值法 對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)連續(xù)采樣幾次, 剔除個(gè)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值,以平均值作為采樣的結(jié)果。這種方法可以減少隨機(jī)干擾的影響。 2.2 中值法 根據(jù)干擾造成采樣數(shù)據(jù)偏大或偏小的情況,對(duì)1個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采集多個(gè)信號(hào),進(jìn)行比較,取中值作為采樣結(jié)果。 因?yàn)榇暗墓ぷ鳝h(huán)境惡劣，對(duì)數(shù)字信號(hào)的干擾非常大，對(duì)采集的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行軟件處理即數(shù)字濾波。采用平均值濾波方法，連續(xù)采集十個(gè)數(shù)據(jù),進(jìn)行比較,剔除最大值、最小值,然后,對(duì)剩下的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值,其平均值作為采樣點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)。通過這種濾波，取得了一定的效果，試驗(yàn)得出的濾波前后的圖形見圖三和圖四所示。 圖三濾波前波形（注油器參數(shù)0.4MP/單位，系統(tǒng)時(shí)間為秒） 圖四平均值濾波后波形（注油器參數(shù)0.4MP/單位，系統(tǒng)時(shí)間為秒） 3. 自適應(yīng)濾波算法 采用平均值濾波法，從圖三和圖四的波形比較可以看出濾波后取得了較好的效果。但是仍然有一定的干擾，需要進(jìn)一步改進(jìn)，故采取一種新的算法自適應(yīng)濾波算法。 自適應(yīng)濾波器是近30 年來發(fā)展起來的關(guān)于信號(hào)處理方法和技術(shù)的濾波器，其設(shè)計(jì)方法對(duì)濾波器的性能影響很大。自適應(yīng)濾波器能夠得到比較好的濾波性能， 當(dāng)輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性未知，或者輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性變化時(shí)，自適應(yīng)濾波器能夠自動(dòng)地迭代調(diào)節(jié)自身的濾波器參數(shù)，以滿足某種準(zhǔn)則的要求，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波。 因此，自適應(yīng)濾波器具有“自我調(diào)節(jié)”和“跟蹤”能力，其原理如圖五所示。 圖五 自適應(yīng)濾波原理圖 圖六 自適應(yīng)濾波后波形（注油器參數(shù)0.4MP/單位，系統(tǒng)時(shí)間為秒） 4. 結(jié)束語 數(shù)字濾波采用上述兩種算法都是比較有效的。對(duì)于平均值濾波算法從本項(xiàng)目試驗(yàn)中濾波效果沒有達(dá)到預(yù)期的效果。但該算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快，在干擾不是很強(qiáng)的工作環(huán)境下，特別在單片機(jī)采集系統(tǒng)中其仍然是一種非常有效的濾波算法。自適應(yīng)濾波算法在干擾較強(qiáng)的環(huán)境中效果相當(dāng)明顯，為研究提供的比較精確的數(shù)據(jù)。 5. 參考文獻(xiàn) [1] 周連山 莊顯義編著 液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真 國防工業(yè)出版社 1986 [2] 科恩 D,F,N著 自適應(yīng)濾波器 復(fù)旦大學(xué)出版社 1990年 [3] 黃大衛(wèi) 編著 數(shù)字濾波器 中國鐵道出版社 1991年 [4] 丁玉美，高西全編著 數(shù)字信號(hào)處理 西安電子科技大學(xué)出版社 1994年