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自定義測控分析系統(tǒng)

構(gòu)建專屬的測試控制分析系統(tǒng)平臺(tái)

首頁

測控軟件平臺(tái)

測控軟件配套DHDAS軟件平臺(tái)，是由東華測試自主開發(fā)，包括底層驅(qū)動(dòng)程序、通訊協(xié)議等，集數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制、仿真以及多種工程應(yīng)用與分析于一體。

平臺(tái)采用模塊化管理機(jī)制，使用更加簡單便捷;自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)參數(shù)、完全程控儀器量程、濾波及采樣參數(shù)設(shè)置，完成信號(hào)的實(shí)時(shí)采集分析處理;實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的功能、多功能模塊化管理和“一鍵設(shè)定”式的操作。

主要特點(diǎn)

? 軟件完全獨(dú)立自主研發(fā)，完整的基礎(chǔ)架構(gòu)，完善的軟件生態(tài)環(huán)境。

? 開放式的模塊化軟件平臺(tái)架構(gòu)，提供各種自控單元(如PID、狀態(tài)觀察、模糊規(guī)則、特征參數(shù)模型、反饋線性化以及基本數(shù)學(xué)運(yùn)算)，用戶可通過圖形化編輯構(gòu)建被控對(duì)象的專屬控制系統(tǒng)。

? 軟件具備仿真功能，通過系統(tǒng)辨識(shí)實(shí)現(xiàn)被控系統(tǒng)建模，在搭建控制系統(tǒng)的過程中，可以隨時(shí)對(duì)其進(jìn)行虛擬控制，獲取各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的過程數(shù)據(jù)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全方位的預(yù)演評(píng)估。

? 通過簡單的指令構(gòu)建復(fù)雜的耐久性測試方案。運(yùn)行測試流程，并監(jiān)控試樣上各種物理量的發(fā)展情況。

? 滿足試驗(yàn)前期的各種準(zhǔn)備工作。如傳感器通道校準(zhǔn)、獲取結(jié)構(gòu)耦合特性、控制器特性的各類仿真圖譜分析、控制參數(shù)優(yōu)化。

主要功能

控制執(zhí)行操作平臺(tái)

控制算法和參數(shù)通過上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)置操作，設(shè)置完成并傳送到相應(yīng)的控制器硬件后，即可開始啟動(dòng)控制過程。

控制器硬件所需完成的工作，就是在各種擾動(dòng)因素存在的情況下，快速準(zhǔn)確地將被控對(duì)象的物理量控制到和控制目標(biāo)值完全一致。而整個(gè)控制過程中，目標(biāo)值的給定、人為干預(yù)指令的發(fā)送、控制實(shí)際數(shù)據(jù)的采集以及其他相關(guān)的測量數(shù)據(jù)的獲取都可以在DHDAS軟件的控制臺(tái)界面上實(shí)現(xiàn)。

控制臺(tái)上有系統(tǒng)中各個(gè)控制通道的樹形列表，通過勾選，可以確定參與控制執(zhí)行的控制器。

清晰明了的啟動(dòng)、暫停、結(jié)束按鈕操作，使操作人員可以隨時(shí)對(duì)控制的過程進(jìn)行干預(yù)，在人工操作和自動(dòng)控制之間快速切換。

控制器操作和數(shù)據(jù)采集操作集成在統(tǒng)一的圖形平臺(tái)上，控制過程中可以同步記錄各種相關(guān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。如：

? 各控制點(diǎn)控制目標(biāo)的時(shí)間變化過程;

? 各控制點(diǎn)實(shí)際控制效果的時(shí)間變化過程(可與控制目標(biāo)時(shí)間過程進(jìn)行比較);

? 控制器內(nèi)部控制算法中間變量的時(shí)間變化過程(可用于對(duì)控制器進(jìn)行深度的測評(píng)和優(yōu)化);

? 整個(gè)測控系統(tǒng)中采集的其他物理量的時(shí)間變化過程。

所有被記錄的控制時(shí)間歷程數(shù)據(jù)都可以和其他數(shù)據(jù)采集通道記錄的時(shí)間波形等同處理，可以以分析模塊中提供的濾波、頻譜等信號(hào)處理單元進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，生成相應(yīng)的圖表和報(bào)表，以達(dá)到各種分析的目標(biāo)。

圖形化構(gòu)建控制算法功能

針對(duì)不同特征的被控對(duì)象，需要有相應(yīng)的控制算法，才能保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、快速性和魯棒性。但各種控制理論幾乎都是建立在幾種典型的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，如經(jīng)典控制理論建立在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上，現(xiàn)代控制理論則是建立在系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程上。

DHDAS軟件上可以將這些基本的系統(tǒng)描述數(shù)學(xué)單元封裝起來，以圖形化模塊的形式供設(shè)計(jì)人員使用。軟件具備圖形化數(shù)據(jù)流功能，通過圖形連線的方式實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)信號(hào)處理的輸入和輸出。組裝好的控制流程直接確認(rèn)控制器底層算法的執(zhí)行?？刂七^程中控制器獨(dú)立運(yùn)行，保證控制節(jié)律不受通信延遲等因素的影響。

在軟件中，提供以下類型的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模塊：【不限于這些單元】

名稱	名詞解釋
比例	將輸入數(shù)據(jù)按照乘以一定比例系數(shù)
求和	對(duì)不同通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)等時(shí)間點(diǎn)求和或求差
延遲	按固定或可變的采樣周期延遲輸入信號(hào)
差分	計(jì)算在一個(gè)時(shí)間步長內(nèi)的信號(hào)變化
微分	計(jì)算離散時(shí)間導(dǎo)數(shù)（微分）
積分	執(zhí)行離散時(shí)間積分或累加
離散PID	模擬連續(xù)或離散時(shí)間的PID控制器
傳遞函數(shù)	提供傳遞函數(shù)Z域（離散）的多項(xiàng)式形式或零極點(diǎn)形式，用戶可編輯，在硬件底層以適宜的差分方程進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算
矩陣計(jì)算	將多個(gè)信號(hào)同一時(shí)刻數(shù)據(jù)點(diǎn)組成向量，并與一個(gè)矩陣進(jìn)行乘法計(jì)算，得到另一個(gè)向量
控制輸出單元	一個(gè)線性變換運(yùn)算單元，其輸出可與硬件輸出通道綁定
譜特征控制單元	以信號(hào)頻譜逼近目標(biāo)譜為控制目的的專用模塊

在系統(tǒng)編輯圖形工作區(qū)中通過拖拽、移動(dòng)、連線和參數(shù)對(duì)話框等常規(guī)的圖形化軟件操作方式，可以建立起從輸入、反饋到輸出各環(huán)節(jié)完整的控制器系統(tǒng)。

因?yàn)榻?jīng)典、現(xiàn)代理論所涉及的實(shí)用控制算法都可以以這些基本單元進(jìn)行構(gòu)建，所以具有高度的靈活性。針對(duì)一些常見的控制場景，軟件還將以上的基本單元進(jìn)行封裝，直接提供給用戶幾種成熟的算法組合。

以圖形化元素的方式提供采集單元、控制器單元的選擇和參數(shù)編輯軟件，無需輸入復(fù)雜命令，通過上位機(jī)軟件傳遞控制參數(shù)文件到控制器硬件，完成硬件配置。

可視化時(shí)間歷程設(shè)置與任務(wù)管理

提供整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)控制回路的控制計(jì)劃時(shí)間表圖形化編輯功能，對(duì)開關(guān)量輸出的控制可生成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表，對(duì)定量控制的控制點(diǎn)提供圖形化的控制目標(biāo)時(shí)間歷程圖編輯功能。

可統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理各點(diǎn)控制動(dòng)作和目標(biāo)值，控制過程啟動(dòng)后，按照時(shí)間過程準(zhǔn)確下放指令到控制器硬件，保證控制流程自動(dòng)高效準(zhǔn)確地執(zhí)行。此外也可手動(dòng)輸入調(diào)節(jié)幅度值以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)。

在實(shí)際控制過程中，為了保證目標(biāo)值切換過程中的平穩(wěn)性，軟件還提供斜坡、Logistic、雙曲正切函數(shù)、1/4正弦過渡等多種平滑方式。

在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表和時(shí)間歷程圖表基礎(chǔ)上，提供專業(yè)的模板，遵循各個(gè)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供載荷譜、控制計(jì)劃、試驗(yàn)大綱的自動(dòng)生成功能并對(duì)其進(jìn)行合理性檢驗(yàn)和提示，更方便，更嚴(yán)謹(jǐn)。

控制仿真分析功能

軟件具備仿真功能，可實(shí)現(xiàn)被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模，該模型可通過先驗(yàn)知識(shí)及預(yù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，保證與真實(shí)被控對(duì)象具有相同的動(dòng)態(tài)特性。在搭建控制系統(tǒng)的過程中，可以隨時(shí)對(duì)該模型進(jìn)行虛擬控制仿真，獲取不同參數(shù)配置下各個(gè)關(guān)鍵測控點(diǎn)的過程數(shù)據(jù)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全方位的預(yù)演評(píng)估，保證系統(tǒng)整定的效率和質(zhì)量。

信號(hào)處理分析功能

? 圖譜展示: 趨勢圖、波形圖、X-Y 記錄儀、頻譜圖、棒圖、儀表盤、數(shù)字表、表格、圖片、模型、視頻、報(bào)警日歷、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)

? 幅值域分析: 統(tǒng)計(jì)分析、幅值分析

? 時(shí)域分析: 微積分、數(shù)字濾波、相關(guān)分析、虛擬計(jì)算、曲線擬合、重采樣、協(xié)方差分析

? 頻域分析: 頻譜分析(自功率譜、自功率譜密度、互功率譜密度)、倒譜分析、逆譜分析、選帶細(xì)化譜分析、頻域微積分、倍頻程分析、頻響分析

? 聲學(xué)分析: 聲壓分析、聲強(qiáng)分析、聲功率分析、聲品質(zhì)分析、聲源定位

? 模態(tài)分析: 測力法模態(tài)、不測力法模態(tài)、純模態(tài)、時(shí)域ODS、頻域ODS

? 包絡(luò)分析: 包絡(luò)波形、包絡(luò)譜

? 階次分析: 整周期波形圖、階次譜、軸心軌跡、振動(dòng)列表、極坐標(biāo)、伯德圖、軸心位置圖、級(jí)聯(lián)圖、瀑布圖

? 工程應(yīng)用: 應(yīng)變花計(jì)算、材料特性計(jì)算、殘余應(yīng)力計(jì)算、扭矩分析、軸功率分析、扭振分析、雨流計(jì)數(shù)、疲勞分析、小波分析、TPA 傳遞路徑分析、沖擊波性檢測等

二次開發(fā)

測控系統(tǒng)軟硬件均由東華測試自主開發(fā)，包括底層驅(qū)動(dòng)程序、通訊協(xié)議等，集數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理以及多種工程應(yīng)用與分析功能，可自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)參數(shù)、完全程控儀器量程、濾波及采樣參數(shù)設(shè)置，完成信號(hào)的實(shí)時(shí)采集分析處理。平臺(tái)采用最新的插件式軟件架構(gòu)，軟件功能模塊化管理機(jī)制，基于C#進(jìn)行開發(fā)，具有高度的實(shí)時(shí)性與靈活性。提供封裝好的控制程序開發(fā)庫，方便用戶在此基礎(chǔ)上修改和調(diào)用，實(shí)現(xiàn)用戶自己的控制程序。

提供標(biāo)準(zhǔn)的底層動(dòng)態(tài)庫接口，以DLL動(dòng)態(tài)庫的形式實(shí)現(xiàn)，具備與語言、平臺(tái)無關(guān)的特性，協(xié)議接口通用性強(qiáng)，完美支持Labview、C++、C#、Visual Basic、Delphi、C++Builder等多種編譯語言，用戶可以直接基于底層動(dòng)態(tài)庫自行開發(fā)上層應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)儀器控制以及數(shù)據(jù)獲取。

提供標(biāo)準(zhǔn)插件式開發(fā)接口和模板，用戶利用插件模板可自行開發(fā)數(shù)據(jù)處理方法、視圖窗口和工程應(yīng)用算法等插件，無縫集成到軟件平臺(tái)中，并可與其它用戶共享；

軟件平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)的第三方數(shù)據(jù)軟件接口協(xié)議，支持TCP/IP、OPC、MQTT、HTTP以及用戶自定義接口協(xié)議等。用戶可以直接利用數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)獲取DHDAS軟件平臺(tái)實(shí)時(shí)采集與處理分析的數(shù)據(jù)，用于用戶自主開發(fā)的軟件或其他第三方分析軟件的處理與分析。

提供標(biāo)準(zhǔn)的外部調(diào)用接口，用戶可自己編程調(diào)用軟件各部分功能和界面。