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控製係統

智能科技在儀器儀表及測量中的應用

星之球激光 來源:中國自動化網2011-12-17 我要評論(0 )   

(1)在儀(yi) 器儀(yi) 表結構、性能改進中的應用 首先,智能自動化技術為(wei) 儀(yi) 器儀(yi) 表與(yu) 測量的相關(guan) 領域的應用開辟了廣闊的前景。運用智能化軟硬件,使每台儀(yi) 器或儀(yi) 表能隨時準確地分...

(1)在儀(yi) 器儀(yi) 表結構、性能改進中的應用
首先,智能自動化技術為(wei) 儀(yi) 器儀(yi) 表與(yu) 測量的相關(guan) 領域的應用開辟了廣闊的前景。運用智能化軟硬件,使每台儀(yi) 器或儀(yi) 表能隨時準確地分析、處理當前的和以前的數據信息,恰當地從(cong) 低、中、高不同層次上對測量過程進行抽象,以提高現有測量係統的性能和效率,擴展傳(chuan) 統測量係統的功能,如運用神經網絡、遺傳(chuan) 算法、進化計算、混沌控製等智能技術,使儀(yi) 器儀(yi) 表實現高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。
其次,也可在分散係統的不同儀(yi) 器儀(yi) 表中采用微處理器、微控製器等微型芯片技術,設計模糊控製程序,設置各種測量數據的臨(lin) 界值,運用模糊規則的模糊推理技術,對事物的各種模糊關(guan) 係進行各種類型的模糊決(jue) 策。其優(you) 勢在於(yu) 不必建立被控對象的數學模型,也不需大量的測試數據,隻需根據經驗,總結合適的控製規則,應用芯片的離線計算、現場調試,按我們(men) 的需要和精確度產(chan) 生準確的分析和準時的控製動作。
特別是在傳(chuan) 感器測量中,智能自動化技術的應用更為(wei) 廣泛。用軟件實現信號濾波,如快速傅立葉變換、短時傅立葉變換、小波變換等技術,是簡化硬件,提高信噪比,改善傳(chuan) 感器動態特性的有效途徑,但需要確定傳(chuan) 感器的動態數學模型,而且高階濾波器的實時性較差。運用神經網絡技術,可實現高性能的自相關(guan) 濾波和自適應濾波。充分利用人工神經網絡技術強有力的自學習(xi) 、自適應、自組織能力,聯想、記憶功能以及對非線性複雜關(guan) 係的輸入、輸出間的黑箱映射特性,無論在適用性和快速實時性等各方麵都將大大超過複雜函數式,可充分利用多傳(chuan) 感器資源,綜合獲取更準確、更可信的結論。其中實時與(yu) 非實時的、快變與(yu) 緩變的、模糊和確定性的數據信息,可能相互支持,也可能相互矛盾,此時,對象特征的提取、融合,直至最終決(jue) 策,作出正確的判斷,將成為(wei) 難點。於(yu) 是神經網絡或模糊邏輯將成為(wei) 最值得選用的方法。例如,氣體(ti) 傳(chuan) 感陣列用於(yu) 混合氣體(ti) 識別,在信號處理方法上可采用自組織映射網絡和BP網絡相結合,先進行分類,再識別組分,將傳(chuan) 統方法的全程擬合轉化為(wei) 分段擬合,以降低算法的複雜度,提高識別率。又如,食品味覺信號的檢測和識別的難度,曾一度是研究與(yu) 開發單位的主要障礙所在。如今可利用小波變換進行數據壓縮和特征提取,然後將數據輸入用遺傳(chuan) 算法訓練過的模糊神經網絡,則大大提高了對簡單複合味的識別率。再如,在布匹麵料質量的評定,柔性*作手對觸覺信號的處理,機器的故障診斷領域,智能自動化技術也都取得了大量的成功實例。
(2)在虛擬儀(yi) 器結構設計中的應用
儀(yi) 器與(yu) 測量技術和計算機技術的結合,不但大大提高了測量精確度與(yu) 智能自動化水平,特別是計算機的硬件軟化和軟件模塊化的虛擬儀(yi) 器的迅猛發展,以及其與(yu) 網絡化係統資源程序的統一和優(you) 化性能配置,為(wei) 儀(yi) 器儀(yi) 表的智能化水平的迅速提高,創造了越來越優(you) 越的條件。
在儀(yi) 器儀(yi) 表結構設計中,儀(yi) 器廠家過去都是以源代碼形式向用戶提供智能虛擬儀(yi) 器即插即用的儀(yi) 器驅動器,為(wei) 了簡化最終用戶的使用*作與(yu) 開發過程,不斷提高運行效率,以及編程質量和編程靈活性,相關(guan) 儀(yi) 器廠家在VXI即插即用的總線儀(yi) 器驅動器標準的基礎上作出了一套新的智能化儀(yi) 器驅動軟件規範,在虛擬儀(yi) 器結構與(yu) 性能上進行了下述多方麵改進。
首先,考慮要兼顧用戶的直觀、易用與(yu) 盡可能提高運行效率,並保持原來VXI總線即插即用標準的高層編程接口,以提供相同的功能函數調用格式。
其次,在最新Labwindows/CVI 5.0內(nei) 建的開發工具基礎上,運用智能化手段,使智能虛擬儀(yi) 器(IVI)的儀(yi) 器驅動器代碼,可以在人機交互作用下自動生成,這樣既簡化了大量編程工作量,又統一了驅動器代碼的編程結構和風格,還大大方便了不同水平用戶的使用和維護。再次,應用一係列智能手法,識別、跟蹤和管理所有各種儀(yi) 器狀態和設置,使用戶能直接進入所有低層設置,並通過智能狀態管理,使用戶可根據需要,在“測試開發”和“正常運行”兩(liang) 種模式之間隨意切換。在“測試開發”模式下,驅動器可智能自動化地完成一係列狀態檢查,以幫助發現各種編程錯誤。當程序調試正常投入使用後,用戶即可切換到“正常運行”模式,以使驅動軟件高速運行。這樣既保證了儀(yi) 器的安全性和可靠性,又可使軟件隨時投入高速運行,盡可能提高其運行效率。
另外,也由於(yu) 采用了各種智能化方法,使驅動器可實現多線程同時安全運行,進行多線程並行測試;同時,驅動器還具有強大的仿真功能,可以在不連接實際儀(yi) 器的情況下,開發測試程序。
最後一個(ge) 特點是驅動器運行隻與(yu) 測試功能相關(guan) ,而與(yu) 儀(yi) 器采用的接口總線方式無關(guan) ,隻通過一個(ge) 初始化函數In it with Options來區分儀(yi) 器接口總線和地域的異用。
總之,由於(yu) 虛擬儀(yi) 器采用了一係列智能自動化手段,徹底改變了以往VXI總線即插即用標準儀(yi) 器驅動器的運行效率低,編程的結構、風格不一致,編程困難,質量低,工作量大,使用、維護麻煩等等一係列缺陷,從(cong) 而在高效、高質量、安全可靠、使用方便、靈活的條件下實現全麵地統一運行,顯示出智能自動化技術對虛擬儀(yi) 器以至整個(ge) 儀(yi) 器儀(yi) 表工業(ye) 高速發展的深遠影響。
(3)儀(yi) 器儀(yi) 表網絡化中的應用
由於(yu) 儀(yi) 器與(yu) 計算機一旦組成網絡,即可憑借智能化軟硬件(諸如模式識別、神經網絡的自學習(xi) 、自適應、自組織和聯想記憶功能),充分發揮靈活調用和合理配置網上各種計算機和儀(yi) 器儀(yi) 表的各自資源特性和潛力,產(chan) 生1+1>2的組合優(you) 勢。例如,目前已可使用連接到Web的數字萬(wan) 用表和示波器,通過因特網和模式識別軟件區別不同的時空條件和儀(yi) 器儀(yi) 表的類別特征以及測出臨(lin) 界值,作出不同的特征響應;也可使用分布式數據采集係統代替過去單獨使用的數據采集設備,以至可跨越以太網或其他網絡,實施遠程測量和采集數據,並進行分類的存儲(chu) 和應用。
網絡化的智能測量環境將網上各種類型,不同任務的計算機和儀(yi) 器儀(yi) 表有機地聯係在一起,完成各種形式的任務要求,如在某地采集數據後送往各種需要這些數據的地方,把相同數據按需拷貝多份,送往各需要部門;或者定期將測量結果送往遠方數據庫保存,供需要時隨時調用。而多個(ge) 用戶可同時對同一過程進行監控,例如各部門工程技術人員、質量監控人員以及主管領導人員可同時分別在相距遙遠的各地監測、控製同一生產(chan) 運輸過程,不必親(qin) 臨(lin) 現場而又能及時收集各方麵數據,進行決(jue) 策或建立數據庫,分析現象規律。一旦發生問題,可立即展現眼前或重新配置,或即時商討決(jue) 策,立即采取相應措施。
另外,智能重構信息處理技術也將為(wei) 儀(yi) 器儀(yi) 表創造更廣闊的活動舞台。結合了計算機與(yu) 專(zhuan) 用集成電路(ASIC)優(you) 點的可重構計算機,不僅(jin) 要根據不同的計算任務對大量的可編程邏輯單元陣列(FPGA)作出靈活的相應配置,其指令級、比特級、流水線級以至任務級的並行計算,使其運行速度達到通用計算機的數百倍以上。
綜上所述,隨著智能自動化技術應用的日益深入及應用範圍與(yu) 規模的不斷擴大,我國的儀(yi) 器儀(yi) 表產(chan) 業(ye) 的發展水平必將快速邁向更高階段。#p#分頁標題#e#

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