第一篇：Linux操作系統(tǒng)研究論文

隨著IT產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛宣布對Linux的支持，Linux正在迅速擴展其應(yīng)用市場，特別是服務(wù)器市場。在標(biāo)準(zhǔn)上，Linux與pOSIX1003.1兼容，但它具有比以住的UNIX系統(tǒng)更合理的內(nèi)核結(jié)構(gòu)。由于它的開放性，各種被人們廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都在該系統(tǒng)中得到了實現(xiàn)。目前人們所使用的Linux系統(tǒng)一般是指由Linux核心、外殼(SHELL)及外圍應(yīng)用軟件構(gòu)成的發(fā)行版本。Linux發(fā)行版本是不同的公司或組織將Linux核心、外殼、安裝工具、應(yīng)用軟件有效捆綁起來的結(jié)果，所以種類繁多，各有各的優(yōu)缺點。但就其總體而言，這些發(fā)行版本具有對盡可能多的網(wǎng)卡的支持。本文僅就RedHat5.1這個特定發(fā)行版本下的網(wǎng)卡的選擇、安裝、配置進行討論，希望對于其他發(fā)行版本的同樣問題有點借鑒作用。

就象UNIX，Linux支持的網(wǎng)卡主要是以太網(wǎng)卡。如3COM、ACCTON、AT＆T、IBM、CRYSTAL、D－LINK等眾多品牌的以太網(wǎng)卡只要安裝配置正確，都可以得到你所期望的效果。

一、Linux中網(wǎng)卡的工作原理

為了將這個問題說明的更清楚一些，不妨先簡要地剖析一下Linux是如何讓網(wǎng)卡工作的。一般來說，Linux核心已經(jīng)實現(xiàn)了OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層及更上層部分。網(wǎng)絡(luò)層的實現(xiàn)依賴于數(shù)據(jù)鏈路層的有效工作。網(wǎng)卡的驅(qū)動程序就是數(shù)據(jù)鏈路層與物理層的接口。通過調(diào)用驅(qū)動程序的發(fā)送例程向物理端口發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)用驅(qū)動程序的接收例程從物理端口接收數(shù)據(jù)。

1.網(wǎng)卡驅(qū)動程序

簡單地說，要將你手中的網(wǎng)卡利用起來，你唯一要做的是得到這塊網(wǎng)卡的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序提供了面向操作系統(tǒng)核心的接口和面向物理層的接口。

驅(qū)動程序的操作系統(tǒng)接口是一些用于發(fā)現(xiàn)網(wǎng)卡、檢測網(wǎng)卡參數(shù)以及發(fā)送接收數(shù)據(jù)的例程。當(dāng)驅(qū)動程序開始運作時，操作系統(tǒng)首先調(diào)用檢測例程以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中安裝的網(wǎng)卡。如果該網(wǎng)卡支持即插即用，那么檢測例程應(yīng)該可以自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)卡的各種參數(shù)；否則你就要在驅(qū)動程序運作前，設(shè)置好網(wǎng)卡的參數(shù)供驅(qū)動程序使用。當(dāng)核心要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它調(diào)用驅(qū)動程序的發(fā)送例程。發(fā)送例程將數(shù)據(jù)寫入正確的空間，然后激活物理發(fā)送過程。

驅(qū)動程序面向物理層的接口是中斷處理例程。當(dāng)網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)、發(fā)送過程結(jié)束，或者發(fā)現(xiàn)錯誤時，網(wǎng)卡產(chǎn)生一個中斷，然后核心調(diào)用該中斷的處理例程。中斷處理例程判斷中斷發(fā)生的原因，并進行響應(yīng)的處理。比如當(dāng)網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)而發(fā)生中斷時，中斷處理例程調(diào)用接收例程進行接收。

2.驅(qū)動程序工作參數(shù)

驅(qū)動程序的工作參數(shù)因網(wǎng)卡性質(zhì)的不同而不同，大致包括I/O端口號、中斷號、DMA通道、共享存儲區(qū)等。輸入輸出端口號又被稱為輸入輸出基地址，當(dāng)網(wǎng)卡工作于端口輸入輸出模式時被使用。端口輸入輸出模式需要CpU的全程干預(yù)，但所需硬件及存儲空間要求較低。CpU通過端口號指定的空間與網(wǎng)卡交換數(shù)據(jù)。中斷號是網(wǎng)卡的中斷序號，只要不與其它設(shè)備沖突即可。當(dāng)網(wǎng)卡使用DMA方式時，它要使用DMA通道批量傳輸數(shù)據(jù)而不需要CpU的干預(yù)。

對于一塊具體的網(wǎng)卡，如果網(wǎng)卡支持完全自動檢測，那么一個參數(shù)也不用指定，驅(qū)動程序的檢測例程會自動設(shè)定所需參數(shù)。一般情況，你需要人工設(shè)定這些參數(shù)的一部分。如果你的網(wǎng)卡使用端口輸入輸出模式，你要設(shè)定端口號和中斷號。如果你的網(wǎng)卡使用DMA模式，你要設(shè)定DMA通道和中斷號。如果你的網(wǎng)卡使用共享存儲區(qū)的模式，那你就得設(shè)定共享存儲區(qū)的地址范圍。

3.驅(qū)動程序的使用方式

有了網(wǎng)卡的驅(qū)動程序后，你可以選擇是把驅(qū)動程序加入到Linux核心之中還是把驅(qū)動程序加工成獨立模塊。Linux系統(tǒng)一個引人入勝的長處就是可以定制系統(tǒng)的核心。把需要頻繁調(diào)用的功能加入系統(tǒng)核心，可以大大提高系統(tǒng)的效率。在這種情況下系統(tǒng)啟動時，系統(tǒng)核心自動加載網(wǎng)卡的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序的參數(shù)可以通過LILO命令參數(shù)加以指

定。系統(tǒng)啟動后驅(qū)動程序永久駐留核心，不能用常規(guī)的方法將其卸載。至于定制的系統(tǒng)核心，是通過重新編譯得到的；如何編譯核心將在后文敘及。

如果把驅(qū)動程序編譯成可裝載模塊，就可以用系統(tǒng)提供的命令在系統(tǒng)啟動后隨時加載。隨時加載的好處是減少內(nèi)存開銷，易于管理，但同時也犧牲了一點網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男省ｒ?qū)動程序的參數(shù)是在命令行中直接輸入或通過配置文件指定。

二、網(wǎng)卡安裝前的準(zhǔn)備在安裝網(wǎng)卡前，務(wù)必檢查是否具備下列條件：

1.硬件方面

以太網(wǎng)卡

網(wǎng)絡(luò)連接線及連接頭，如10base－T一般為8芯雙絞線配RJ－45接口

2.軟件方面

Linux操作系統(tǒng)

網(wǎng)卡驅(qū)動程序(目標(biāo)碼或源代碼)

＊網(wǎng)卡配置程序

＊軟件開發(fā)工具，如GNU工具包(包括編譯器gcc、make等)

3.系統(tǒng)配置信息

可用的端口地址

可用的中斷號

以上不帶星號標(biāo)記的是必要條件，帶星號的是視情況不同而要求的條件。具體情況在下面進一步說明。

三、網(wǎng)卡的安裝及配置

第一步：配置以太網(wǎng)卡的工作參數(shù)

配置網(wǎng)卡就是配置網(wǎng)卡的工作參數(shù)，如端口地址、中斷號等。網(wǎng)卡的缺省參數(shù)一般存儲于網(wǎng)卡內(nèi)部的EEpROM，這是網(wǎng)卡出廠前設(shè)置好的。缺省參數(shù)在大多數(shù)情況下是可行的，但如果這些參數(shù)與你的系統(tǒng)有沖突并且網(wǎng)卡又不支持軟件動態(tài)設(shè)置，那么你就要使用網(wǎng)卡的設(shè)置程序。并不是所有的網(wǎng)卡都要經(jīng)過這一步，因為有些網(wǎng)卡支持通過驅(qū)動軟件及其輸入?yún)?shù)來確定網(wǎng)卡的工作參數(shù)。可以通過查閱網(wǎng)卡使用說明書來確定這一點。

網(wǎng)卡的設(shè)置程序與驅(qū)動程序不同，設(shè)置程序僅僅用來對網(wǎng)卡EEpROM中的設(shè)置進行修改。網(wǎng)卡程序本身可能運行在其它操作系統(tǒng)下，如WINDOWS95/98、OS/

2、DOS等。如果是非Linux平臺，那你就先在適合設(shè)置程序運行的系統(tǒng)中安裝網(wǎng)卡，按設(shè)置程序說明設(shè)置網(wǎng)卡參數(shù)。然后再在Linux系統(tǒng)下安裝該網(wǎng)卡。

第二步：安裝Linux系統(tǒng)

假如你將要安裝以太網(wǎng)卡的Linux系統(tǒng)本身還未安裝，那么可以先試著在安裝Linux的同時安裝網(wǎng)卡。這一步成功的前提是你的Linux發(fā)行版本包含將要安裝的網(wǎng)卡的驅(qū)動程序。

運行Linux的安裝程序，按提示進行操作，別忘了安裝核心的網(wǎng)絡(luò)部分。當(dāng)進行到LAN配置時，安裝程序會列出它支持的所有網(wǎng)卡的類型?？纯茨愕木W(wǎng)卡是否榜上有名。隨著Linux發(fā)行版本的不斷升級，目前RedHat 6.0已經(jīng)覆蓋了常用的網(wǎng)卡類型。如果很幸運地你的網(wǎng)卡恰好在其中，那么下文討論的很多步驟都可以不必考慮了，安裝程序會自動完成網(wǎng)卡的安裝與驅(qū)動。但如果沒找到適用于你的網(wǎng)卡類型，也不必?fù)?dān)心，繼續(xù)下一步。

第三步：手工安裝網(wǎng)卡

安裝網(wǎng)卡也就是安裝網(wǎng)卡的驅(qū)動程序。網(wǎng)卡要工作必須要有驅(qū)動程序，并且驅(qū)動程序越成熟越好。驅(qū)動程序一般由網(wǎng)卡的生產(chǎn)或供應(yīng)商提供。由于Linux是一個起步不久的新興操作系統(tǒng)，網(wǎng)卡的生產(chǎn)商并不一定提供Linux環(huán)境下的驅(qū)動程序。這時候你就得從其它途徑想辦法了，比如到INTERNET上專門提供硬件驅(qū)動程序的網(wǎng)站查找一下，也可以在新聞組上貼個求助信息?？傊挥械玫骄W(wǎng)卡的驅(qū)動程序后，方可進行下一步。

網(wǎng)卡的驅(qū)動程序有兩種類型。一是可直接使用的二進制代碼；另一種是驅(qū)動程序的源代碼。二進制代碼一般是預(yù)先編譯好的可裝載模塊。源代碼可以編譯成可裝載模塊，也可以編譯成系統(tǒng)核心的一部分。如何把源代碼編譯成可裝載模塊不在本文討論之列，具體可以查閱驅(qū)動程序的說明書。

1.可裝載模塊的使用

系統(tǒng)提供了一組命令用于將驅(qū)動程序模塊載入內(nèi)存執(zhí)行。這些命令包括modprobe、insmod、Ismod、rmmod。modprobe 與insmod命令功能相似，但是方式各異。

modprobe 命令使用配置文

件/erc/config.modules來加載可執(zhí)行模塊。要用 modprobe命令加載以太網(wǎng)卡的驅(qū)動程序，可以在 config.modules文件中加入：

alias eth0 drivermodule(drivermodule是驅(qū)動程序模塊的名稱)

這行配置信息把以太網(wǎng)卡的設(shè)備名與驅(qū)動程序模塊聯(lián)系起來。modprobe命令依據(jù)這條信息，自動加載存放于 /lib/library/xxxx/net目錄下名為 drivermodule.o的模塊。因此要使 modprobe命令找到驅(qū)動程序模塊，必須將該模塊放在 /lib/library/xxxx/net目錄下。

那么驅(qū)動程序的參數(shù)如何指定呢?還是使用conf.modules文件。方法是在接著上述配置信息的后面加入下行信息：

options drivermodule parml=valuel,parm2=value2,……

這里parm1 是驅(qū)動程序可以接受的參數(shù)名，valuel是該參數(shù)值；依次類推。

比如options cs89x0 io=0x200 irq=0xA media=aui

insmod命令直接通過命令行參數(shù)將驅(qū)動程序模塊載入內(nèi)存，并可以在命令中指定驅(qū)動程序參數(shù)。例如：

insmod drivermodule.o parml=valuel,parm2=value2,……

以上兩個命令中可以使用驅(qū)動程序參數(shù)要依據(jù)具體的網(wǎng)卡及其驅(qū)動程序而定，要仔細(xì)閱讀網(wǎng)卡及驅(qū)動程序的說明書。有的網(wǎng)卡驅(qū)動程序可以用這些參數(shù)覆蓋網(wǎng)卡本身EEpROM中存儲的參數(shù)。有的則必須使用EEpROM中的參數(shù)。有的因為驅(qū)動程序不自動檢測網(wǎng)卡使用的參數(shù)，所以還得把網(wǎng)卡使用的EEpROM中的參數(shù)傳給驅(qū)動程序。

卸載驅(qū)動程序模塊使用rmmod命令：

rmmod drivermodule.o

2.把驅(qū)動程序編譯入系統(tǒng)核心

除了以可裝載模塊的形式使用驅(qū)動程序，還可以把驅(qū)動程序編譯進Linux核心，以獲取更高的效率。這種方式需要驅(qū)動程序的源代碼、Linux核心源代碼及其編譯工具。Linux核心的編譯過程包括配置核心、重建依賴關(guān)系、生成核心代碼等步驟。配置核心的過程是用系統(tǒng)提供的配置工具(make config 或make menuconfig)重新生成用來編譯核心的眾多make文件的過程。為了讓核心的配置工具了解你的網(wǎng)卡驅(qū)動程序，你需要修改一些核心的配置文件。

(1)修改配置文件：主要修改核心源代碼目錄下的四個文件，即drivers/net/CONFIG文件、drivers/net/Config.in文件、drivers/net/Makefile 文件和drivers/net/Space.c文件。CONFIG和Config.in文件用于控制核心配置工具(make config 或make menuconfig)的運行，主要是加入關(guān)于是否包括該網(wǎng)卡的支持提示。Makefile 和Space.c文件用于編譯核心代碼并說明面向核心的接口。詳細(xì)語句參見下面例子。

(2)運行核心配置工具：在核心源代碼目錄下執(zhí)行make config或 make menuconfig命令。make config是面向命令行的，通過逐句回答提問來配置核心。由于其在配置過程中不可改變或撤消以前的回答，故多有不便。make menuconfig 則是通過窗口菜單方式，使用起來很方便。就本文而言，你只要在上一步中正確修改了配置文件，那么在config中會出現(xiàn)是否需要該網(wǎng)卡支持的提問，你選擇‘y’?；蛘咴趍enuconfig中的 network菜單中出現(xiàn)表示該網(wǎng)卡的菜單項，把它選上即可。

(3)重建依賴關(guān)系：很簡單，執(zhí)行make dep和make clean命令。

(4)生成核心代碼：執(zhí)行make zImage 命令。這個命令開始真正編譯核心代碼，并把核心代碼存放為arch/i386/boot 目錄下的zImage。

(5)為了使用新的核心代碼，你需要用新的核心代碼替換原有的。原有的核心代碼一般存放在/boot 目錄下，文件名稱類似于vmlinuz－v.s.r－m(v.s.r－m)表示核心的版本號)。如vmlinuz－2.0.34－1。執(zhí)行下列命令：

cp arch/i386/boot/zImage /boot/vmlinuz－v.s.r－m

為了安全起見，可以先把原有的核心代碼做個備份，以便發(fā)生錯

誤時恢復(fù)。

至此，你可以重新引導(dǎo)系統(tǒng)以使用新的帶有正確網(wǎng)卡驅(qū)動支持的Linux核心。唯一剩下未解決的是驅(qū)動程序的參數(shù)問題。有些網(wǎng)卡驅(qū)動程序如果不輸入?yún)?shù)，那它工作就會不正常，甚至根本不工作。由于現(xiàn)在網(wǎng)卡的驅(qū)動程序是系統(tǒng)啟動時由核心載入運行的，系統(tǒng)啟動之后用戶就很難改變這些參數(shù)了，所以你必須在系統(tǒng)啟動時告訴Linux核心網(wǎng)卡驅(qū)動程序使用的參數(shù)。具體方法有兩種：

(1)在系統(tǒng)引導(dǎo)程序LILO中輸入。

在LILO開始引導(dǎo)系統(tǒng)時，用ether子命令設(shè)定以太網(wǎng)卡驅(qū)動程序的參數(shù)。ether命令的使用方式為：

LILO：linu xether=IRO.BASE_ADDR,NAME

這里帶下劃線的是要輸入的部分，IRQ表示中斷號，BASE_ADDR表示端口號，NAME表示網(wǎng)卡的設(shè)備名。例如：linux ether=15,0x320,eth0

(2)在LILO配置文件中設(shè)定。

每次在系統(tǒng)啟動時再輸入驅(qū)動程序參數(shù)似乎有點過于麻煩。幸好系統(tǒng)提供了LILO的配置文件可以用來永久性的設(shè)置Linux系統(tǒng)啟動時的子命令。方法是在/etc/lilo.conf文件中的適當(dāng)位置加入以下一行：

append=“ether=IRQ, BASE_ADDR,NAME”

這里帶下劃線部分的意義同上。加入這一行后，還需要用/sbin/lilo命令把這個配置寫入引導(dǎo)程序。

第四步：網(wǎng)絡(luò)配置及測試

安裝完網(wǎng)卡就可以配置網(wǎng)絡(luò)通信了。配置網(wǎng)絡(luò)簡單地就是使用ifconfig命令，例如：

ifconfig eth0 1.2.3.4 netmask 255.0.0.0 up

最后ping一下網(wǎng)上其它機器的ip地址，檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通。

五、一個以太網(wǎng)卡安裝實例

下面以Cirrus公司生產(chǎn)的Crystal CS8920以太網(wǎng)卡為例，詳細(xì)說明上述安裝配置過程。本例中，有些命令參數(shù)，如核心源代碼目錄等，是以我使用的系統(tǒng)環(huán)境為出發(fā)點。具體應(yīng)用中還要加以本地化。為了更接近實際，例子中也包括了對安裝中碰到的問題的描述。

1.此網(wǎng)卡是IBM pC機的內(nèi)置式網(wǎng)卡，機器只提供了Windows95/98環(huán)境下的驅(qū)動程序。由于RedHat 5.0發(fā)行版本尚未提供對此網(wǎng)卡的直接支持，所以從Cirrus的站點上找到并下載了該網(wǎng)卡驅(qū)動程序的Linux版本，是一個名為Linux102_tar.gz的壓縮文件。

2.文件Linux102_tar.gz解壓后包括五個文件。包括源代碼，僅適用于Linux 2.0版本的目標(biāo)模塊以及readme文件。

3.查閱readme文件后，了解到這個驅(qū)動程序只能使用網(wǎng)卡EEpROM中設(shè)定的端口號(I/O基地址)、中斷號。為了知道網(wǎng)卡EEpROM的設(shè)置，又從Cirrus站點下載了該網(wǎng)卡DOS版本的設(shè)置程序setup.exe

4.在DOS中運行setup.exe，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)卡的起始端口號為0x360，中斷號為10，與別的設(shè)備有沖突。選擇setup.exe程序的相應(yīng)菜單，把中斷號改成5。另外，此驅(qū)動程序不支持plug and play，故也在setup.exe中將網(wǎng)卡的pnp功能屏蔽掉。

5.我所使用的RedHat 5.0的Linux核心版本為2.0.34,所以不能用現(xiàn)成的驅(qū)動程序目標(biāo)模塊，需要自己動手編譯。如上文所述，有兩種方式使用此驅(qū)動程序。

6.如果要編譯成獨立模塊，執(zhí)行下列命令：

gcc －D_KERNEL_－I/usr/src/linux/include －I/usr/src/linux/net/inet－Wall －Wstrictprototypes －02 －fomit－frame－pointer －DMODULE －DCONFIG_MODVERSIONS －ccs89x0.c

編譯結(jié)果是名為cs89x0.o的驅(qū)動程序目標(biāo)模塊。要裝載此驅(qū)動程序，輸入下列命令： insmod cs89x0.o io=0x360 irq=10

要卸載此驅(qū)動程序，用rmmod命令：

rmmod cs89x0.o

7.如果要將驅(qū)動程序編進系統(tǒng)核心，修改/usr/src/linux/drivers/net/CONFIG,加入：

CS89x0_OpTS=

修改/usr/src/linux/drivers/net/Config.in，加入：

tristate‘CS8920 Support’CONFIG_CS8920

以上兩行是為了讓make config在配置過程中詢問是否增加CS8920網(wǎng)卡的支持。修改/usr/src/linux/drivers/net/Makefile加入：

ifeq((CONFIG_CS8920),y)

L_OBJS＋=cs89x0.o

endif

修改/usr/src/linux/drivers/net/Space.c，加入：

extern int cs89x0_probe(struct device ＊dev);

……

＃ifdef CONFIG_CS8920

＆＆ cs89x0_probe(dev)；

＃endif

以上兩段是為了編譯并輸出網(wǎng)卡驅(qū)動程序及其例程。

把驅(qū)動程序源代碼拷到/usr/src/linux/drivers/net目錄下。

在/usr/src/linux目錄下執(zhí)行 make config或 make menuconfig，選擇核心CS8920網(wǎng)卡支持。

執(zhí)行make dep、make clean命令。最后用 make zImage 編譯Linux核心。

如何設(shè)置核心驅(qū)動程序參數(shù)，上節(jié)已有說明，不再贅述。

六、結(jié)束語

與其它外設(shè)一樣，以太網(wǎng)卡種類繁多，對于新興的操作系統(tǒng)Linux來說，是否能夠有效地支持這些設(shè)備，直接關(guān)系著Linux的發(fā)展前途。

第二篇：ABS系統(tǒng)研究論文

摘要：

利用機械動力學(xué)仿真軟件ADAMS 建立汽車ABS的機械動力學(xué)模型，在MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下建立Jetta GTX 轎車的ABS 控制模型，構(gòu)成了ABS 機電液一體化聯(lián)合仿真的動力學(xué)控制模型。利用MATLAB確定了ABS 的控制參數(shù)的門限值，進行了仿真結(jié)果數(shù)據(jù)處理和分析，與大量的ABS 實車道路試驗數(shù)據(jù)對比，改進模型準(zhǔn)確度，獲得了正確和可行的ABS 仿真控制模型，為加速開發(fā)ABS 的控制算法奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：ABS 動力學(xué)控制模型 聯(lián)合仿真 ADAMS MATLAB/SIMULINK

第一章 概述

“ABS”（Anti-lockedBrakingSystem）中文譯為“防抱死剎車系統(tǒng)”.它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進型技術(shù)，可分機械式和電子式兩種。

現(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。

普通制動系統(tǒng)在濕滑路面上制動，或在緊急制動的時候，車輪容易因制動力超過輪胎與地面的摩擦力而安全抱死。

近年來由于汽車消費者對安全的日益重視，大部分的車都已將ABS列為標(biāo)準(zhǔn)配備。如果沒有ABS，緊急制動通常會造成輪胎抱死，這時，滾動摩擦變成滑動摩擦，制動力大大下降。而且如果前輪抱死，車輛就失去了轉(zhuǎn)向能力；如果后輪先抱死，車輛容易產(chǎn)生側(cè)滑，使車行方向變得無法控制。所以，ABS系統(tǒng)通過電子機械的控制，以非?？斓乃俣染艿目刂浦苿右簤毫Φ氖辗牛瑏磉_(dá)到防止車輪抱死，確保輪胎的最大制動力以及制動過程中的轉(zhuǎn)向能力，使車輛在緊急制動時也具有躲避障礙的能力。

隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，安全性日益成為人們選購汽車的重要依據(jù)。目前廣泛采用的防抱制動系統(tǒng)（ABS）使人們對安全性要求得以充分的滿足。

汽車制動防抱系統(tǒng)，簡稱為ABS，是提高汽車被動安全性的一個重要裝置。有人說制動防抱系統(tǒng)是汽車安全措施中繼安全帶之后的又一重大進展。汽車制動系統(tǒng)是汽車上關(guān)系到乘客安全性最重要的二個系統(tǒng)之一。隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的安全性越來越為人們重視。汽車制動防抱系統(tǒng)，是提高汽車制動安全性的又一重大進步。

ABS防抱制動系統(tǒng)由汽車微電腦控制，當(dāng)車輛制動時，它能使車輪保持轉(zhuǎn)動，從而幫助駕駛員控制車輛達(dá)到安全的停車。這種防抱制動系統(tǒng)是用速度傳感器檢測車輪速度，然后把車輪速度信號傳送到微電腦里，微電腦根據(jù)輸入車輪速度，通過重復(fù)地減少或增加在輪子上的制動壓力來控制車輪的打滑率，保持車輪轉(zhuǎn)動。在制動過程中保持車輪轉(zhuǎn)動，不但可保證控制行駛方向的能力，而且，在大部分路面情況下，與抱死〔鎖死〕車輪相比，能提供更高的制動力量。

第二章 發(fā)展歷程

ABS系統(tǒng)的發(fā)展可以追溯到本世紀(jì)初期，早在1928年制動防抱理論就被提出，在30年代機械式制動防抱系統(tǒng)就開始在火車和飛機上獲得應(yīng)用，博世（BOSCH）公司在1936年第一個獲得了用電磁式車輪轉(zhuǎn)速傳感器獲取車輪轉(zhuǎn)速的制動防抱系統(tǒng)的專利權(quán)。

進入50年代，汽車制動防抱系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關(guān)注。福特（FORD）公司曾于1954年將飛機的制動防抱系統(tǒng)移置在林肯（LINCOIN）轎車上，凱爾塞·海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年對稱為“AUTOMATIC”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究，研究結(jié)果表明制動防抱系統(tǒng)確實可以在制動過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動距離；克萊斯（CHRYSLER）公司在這一時期也對稱為“SKIDCONTROL”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究。由于這一時期的各種制動防抱系統(tǒng)采用的都是機械式車輪轉(zhuǎn)速傳感器的機械式制動壓力調(diào)節(jié)裝置，因此，獲取的車輪轉(zhuǎn)速信號不夠精確，制動壓力調(diào)節(jié)的適時性和精確性也難于保證，控制效果并不理想。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子控制制動防抱系統(tǒng)的發(fā)展成為可能。在60年代后期和70年代初期，一些電子控制的制動防抱系統(tǒng)開始進入產(chǎn)品化階段。凱爾塞·海伊斯公司在1968年研制生產(chǎn)了稱為“SURETRACK”兩輪制動防抱系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電子控制裝置根據(jù)電磁式轉(zhuǎn)速傳感器輸入的后輪轉(zhuǎn)速信號，對制動過程中后輪的運動狀態(tài)進行判定，通過控制由真空驅(qū)動的制動壓力調(diào)節(jié)裝置對后制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)，并在1969年被福特公司裝備在雷鳥（THUNDERBIRD）和大陸·馬克III（CONTINENTALMKIII）轎車上。

克萊斯勒公司與本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的稱“SURE-TRACK”的能防止4個車輪被制動抱死的系統(tǒng)，在1971年開始裝備帝國（IMPERIAL）轎車，其結(jié)構(gòu)原理與凱爾塞·海伊斯的“SURE-TRACK”基本相同，兩者不同之處，只是在于兩個還是四個車輪有防抱制動。博世公司和泰威（TEVES）公司在這一時期也都研制了各自第一代電子控制制動防抱系統(tǒng)，這兩種制動防抱系統(tǒng)都是由電子控制裝置對設(shè)置在制動管路中的電磁閥進行控制，直接對各制動輪以電子控制壓力進行調(diào)節(jié)。

別克（BUICK）公司在1971年研制了由電子控制裝置自動中斷發(fā)動機點火，以減小發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩，防止驅(qū)動車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動防抱轉(zhuǎn)系統(tǒng).瓦布科（WABCO）公司與奔馳（BENZ）公司合作，在1975年首次將制動防抱系統(tǒng)裝備在氣壓制動的載貸汽車上。

第一臺防抱死制動系統(tǒng)ABS(Ant-ilockBrakeSystem)，在1950年問世，首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機上，1968年開始研究在汽車上應(yīng)用。70年代，由于歐美七國生產(chǎn)的新型轎車的前輪或前后輪開始采用盤式制動器，促使了ABS在汽車上的應(yīng)用。1980年后，電腦控制的ABS逐漸在歐洲、美國及亞洲日本的汽車上迅速擴大。到目前為止，一些中高級豪華轎車，如西德的奔馳、寶馬、雅迪、保時捷、歐寶等系列，英國的勞斯來斯、捷達(dá)、路華、賓利等系列，意大利的法拉利、的愛快、領(lǐng)先、快意等系列，法國的波爾舍系列，美國福特的TX3、30X、紅彗星及克萊斯勒的帝王、紐約豪客、男爵、道奇、順風(fēng)等系列，日本的思域，凌志、豪華本田、奔躍、俊朗、淑女300Z等系列，均采用了先進的ABS。到1993年，美國在轎車上安裝ABS已達(dá)46%，現(xiàn)今在世界各國生產(chǎn)的轎車中有近75%的轎車應(yīng)用ABS。

現(xiàn)今全世界已有本迪克斯、波許、摩根.戴維斯、海斯.凱爾西、蘇麥湯姆、本田、日本無限等許多公司生產(chǎn)ABS，它們中又有整體和非整體之分。預(yù)計隨著轎車的迅速發(fā)展，將會有更多的廠家生產(chǎn)。

這一時期的各種ABS系統(tǒng)都是采用模擬式電子控制裝置，由于模擬式電子控制裝置存在著反應(yīng)速慢、控制精度低、易受干擾等缺陷，致使各種ABS系統(tǒng)均末達(dá)到預(yù)期的控制效果，所以，這些防抱控制系統(tǒng)很快就不再被采用了。

進入70年代后期，數(shù)字式電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，為ABS系統(tǒng)向?qū)嵱没l(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。博世公司在1978年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動防泡系統(tǒng)--博世ABS2，并且裝置在奔馳轎車上，由此揭開了現(xiàn)代ABS系統(tǒng)發(fā)展的序幕。盡管博世ABS2的電子控制裝置仍然是由分離元件組成的控制裝置，但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式電子控制裝置相比，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相當(dāng)理想。從此之后，歐、美、日的許多制動器專業(yè)公司和汽車公司相繼研制了形式多詳?shù)腁BS系統(tǒng)。

“自動防抱死剎車”的原理并不難懂，在遭遇緊急情況時，未安裝ABS系統(tǒng)的車輛來不及分段緩剎只能立刻踩死。由于車輛沖刺慣性，瞬間可能發(fā)生側(cè)滑、行駛軌跡偏移與車身方向不受控制等危險狀況！而裝有ABS系統(tǒng)的車輛在車輪即將達(dá)到抱死臨界點時，剎車在一秒內(nèi)可作用60至120次，相當(dāng)于不停地剎車、放松，即相似于機械自動化的“點剎”動作。此舉可避免緊急剎車時方向失控與車輪側(cè)滑，同時加大輪胎摩擦力，使剎車效率達(dá)到90％以上。

從微觀上分析，在輪胎從滾動變?yōu)榛瑒拥呐R界點時輪胎與地面的摩擦力達(dá)到最大。在汽車起步時可充分發(fā)揮引擎動力輸出（縮短加速時間），如果在剎車時則減速效果最大（剎車距離最短）。ABS系統(tǒng)內(nèi)控制器利用液壓裝置控制剎車壓力在輪胎發(fā)生滑動的臨界點反復(fù)擺動，使在剎車盤不斷重復(fù)接觸、離開的過程而保持輪胎抓地力最接近最大理論值，達(dá)到最佳剎車效果。

ABS的運作原理看來簡單，但從無到有的過程卻經(jīng)歷過不少挫折（中間缺乏關(guān)鍵技術(shù)）！1908年英國工程師J.E.Francis提出了“鐵路車輛車輪抱死滑動控制器”理論，但卻無法將它實用化。接下來的30年中，包括Karl Wessel的“剎車力控制器”、Werner M?hl的“液壓剎車安全裝置”與Richard Trappe的“車輪抱死防止器”等嘗試都宣告失敗。在1941年出版的《汽車科技手冊》中寫到：“到現(xiàn)在為止，任何通過機械裝置防止車輪抱死危險的嘗試皆尚未成功，當(dāng)這項裝置成功的那一天，即是交通安全史上的一個重要里程碑”，可惜該書的作者恐怕沒想到這一天竟還要再等30年之久。

當(dāng)時開發(fā)剎車防抱死裝置的技術(shù)瓶頸是什么？首先該裝置需要一套系統(tǒng)實時監(jiān)測輪胎速度變化量并立即通過液壓系統(tǒng)調(diào)整剎車壓力大小，在那個沒有集成電路與計算機的年代，沒有任何機械裝置能夠達(dá)成如此敏捷的反應(yīng)！等到ABS系統(tǒng)的誕生露出一線曙光時，已經(jīng)是半導(dǎo)體技術(shù)有了初步規(guī)模的1960年代早期。

精于汽車電子系統(tǒng)的德國公司Bosch（博世）研發(fā)ABS系統(tǒng)的起源要追溯到1936年，當(dāng)年Bosch申請“機動車輛防止剎車抱死裝置”的專利。1964年（也是集成電路誕生的一年）Bosch公司再度開始ABS的研發(fā)計劃，最后有了“通過電子裝置控制來防止車輪抱死是可行的”結(jié)論，這是ABS（Antilock Braking System）名詞在歷史上第一次出現(xiàn)！世界上第一具ABS原型機于1966年出現(xiàn)，向世人證明“縮短剎車距離”并非不可能完成的任務(wù)。因為投入的資金過于龐大，ABS初期的應(yīng)用僅限于鐵路車輛或航空器。Teldix GmbH公司從1970年和奔馳車廠合作開發(fā)出第一具用于道路車輛的原型機——ABS 1，該系統(tǒng)已具備量產(chǎn)基礎(chǔ)，但可靠性不足，而且控制單元內(nèi)的組件超過1000個，不但成本過高也很容易發(fā)生故障。

1973年Bosch公司購得50％的Teldix GmbH公司股權(quán)及ABS領(lǐng)域的研發(fā)成果，1975年AEG、Teldix與Bosch達(dá)成協(xié)議，將ABS系統(tǒng)的開發(fā)計劃完全委托Bosch公司整合執(zhí)行?！癆BS 2”在3年的努力后誕生！有別于ABS 1采用模擬式電子組件，ABS 2系統(tǒng)完全以數(shù)字式組件進行設(shè)計，不但控制單元內(nèi)組件數(shù)目從1000個銳減到140個，而且有造價降低、可靠性大幅提升與運算速度明顯加快的三大優(yōu)勢。兩家德國車廠奔馳與寶馬于1978年底決定將ABS 2這項高科技系統(tǒng)裝置在S級及7系列車款上。

在誕生的前3年中，ABS系統(tǒng)都苦于成本過于高昂而無法開拓市場。從1978到1980年底，Bosch公司總共才售出24000套ABS系統(tǒng)。所幸第二年即成長到76000套。受到市場上的正面響應(yīng)，Bosch開始TCS循跡控制系統(tǒng)的研發(fā)計劃。1983年推出的ABS 2S系統(tǒng)重量由5.5公斤減輕到4.3公斤，控制組件也減少到70個。到了1985年代中期，全球新出廠車輛安裝ABS系統(tǒng)的比例首次超過1％，通用車廠也決定把ABS列為旗下主力雪佛蘭車系的標(biāo)準(zhǔn)配備。

1986年是另一個值得紀(jì)念的年份，除了Bosch公司慶祝售出第100萬套ABS系統(tǒng)外，更重要的是Bosch推出史上第一具供民用車使用的TCS/ ASR循跡控制系統(tǒng)。TCS/ ASR的作用是防止汽車起步與加速過程中發(fā)生驅(qū)動輪打滑，特別是防止車輛過彎時的驅(qū)動輪空轉(zhuǎn)，并將打滑控制在10％到20％范圍內(nèi)。由于ASR是通過調(diào)整驅(qū)動輪的扭矩來控制，因而又叫驅(qū)動力控制系統(tǒng)，在日本又稱之為TRC或TRAC。

ASR和ABS的工作原理方面有許多共同之處，兩者合并使用可形成更佳效果，構(gòu)成具有防車輪抱死和驅(qū)動輪防打滑控制(ABS /ASR)系統(tǒng)。這套系統(tǒng)主要由輪速傳感器、ABS/ ASR ECU控制器、ABS驅(qū)動器、ASR驅(qū)動器、副節(jié)氣門控制器和主、副節(jié)氣門位置傳感器等組成。在汽車起步、加速及行進過程中，引擎ECU根據(jù)輪速傳感器輸入的信號，當(dāng)判定驅(qū)動輪的打滑現(xiàn)象超過上限值時，就進入防空轉(zhuǎn)程序。首先由引擎ECU降低副節(jié)氣門以減少進油量，使引擎動力輸出扭矩減小。當(dāng)ECU判定需要對驅(qū)動輪進行介入時，會將信號傳送到ASR驅(qū)動器對驅(qū)動輪（一般是前輪）進行控制，以防止驅(qū)動輪打滑或使驅(qū)動輪的打滑保持在安全范圍內(nèi)。第一款搭載ASR系統(tǒng)的新車型在1987年出現(xiàn)，奔馳S 級再度成為歷史的創(chuàng)造者。

隨著ABS系統(tǒng)的單價逐漸降低，搭載ABS系統(tǒng)的新車數(shù)目于1988年突破了爆炸性成長的臨界點，開始飛快成長，當(dāng)年Bosch的ABS系統(tǒng)銷售量首次突破300萬套。技術(shù)上的突破讓Bosch在1989年推出的ABS 2E系統(tǒng)首次將原先分離于引擎室（液壓驅(qū)動組件）與中控臺（電子控制組件）內(nèi)，必須依賴復(fù)雜線路連接的設(shè)計更改為“兩組件整合為一”設(shè)計！ABS 2E系統(tǒng)也是歷史上第一個舍棄集成電路，改以一個8 k字節(jié)運算速度的微處理器（CPU）負(fù)責(zé)所有控制工作的ABS系統(tǒng)，再度寫下了新的里程碑。該年保時捷車廠正式宣布全車系都已安裝了ABS，3年后（1992年）奔馳車廠也決定緊跟保時捷的腳步。

1990年代前半期ABS系統(tǒng)逐漸開始普及于量產(chǎn)車款。Bosch在1993年推出ABS 2E的改良版：ABS 5.0系統(tǒng)，除了體積更小、重量更輕外，ABS 5.0裝置了運算速度加倍（16 k字節(jié)）的處理器，該公司也在同年年中慶祝售出第1000萬套ABS系統(tǒng)。

ABS與ASR/ TCS系統(tǒng)已受到全世界車主的認(rèn)同，但Bosch的工程團隊卻并不滿足，反而向下一個更具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)：ESP（Electronic Stabilty Program，行車動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)）前進！有別于ABS與TCS僅能增加剎車與加速時的穩(wěn)定性，ESP在行車過程中任何時刻都能維持車輛在最佳的動態(tài)平衡與行車路線上。ESP系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測方向盤轉(zhuǎn)動角度以確定汽車行駛方向是否正確）、車輪傳感器（監(jiān)測每個車輪的速度以確定車輪是否打滑）、搖擺速度傳感器（記錄汽車?yán)@垂直軸線的運動以確定汽車是否失去控制）與橫向加速度傳感器（測量過彎時的離心加速度以確定汽車是否在過彎時失去抓地力），在此同時、控制單元通過這些傳感器的數(shù)據(jù)對車輛運行狀態(tài)進行判斷，進而指示一個或多個車輪剎車壓力的建立或釋放，同時對引擎扭矩作最精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)，某些情況下甚至以每秒150次的頻率進行反應(yīng)。整合ABS、EBD、EDL、ASR等系統(tǒng)的ESP讓車主只要專注于行車，讓計算機輕松應(yīng)付各種突發(fā)狀況。

延續(xù)過去ABS與ASR誕生時的慣例，奔馳S 級還是首先使用ESP系統(tǒng)的車型（1995年）。4年后奔馳公司就正式宣布全車系都將ESP列為標(biāo)準(zhǔn)配備。在此同時，Bosch于1998及2001年推出的ABS 5.7、ABS 8.0系統(tǒng)仍精益求精，整套系統(tǒng)總重由2.5公斤降至1.6公斤，處理器的運算速度從48 k字節(jié)升級到128 k字節(jié)，奔馳車廠主要競爭對手寶馬與奧迪也于2001年也宣布全車系都將ESP列為標(biāo)準(zhǔn)配備。Bosch車廠于2003年慶祝售出超過一億套ABS系統(tǒng)及1000萬套ESP系統(tǒng)，根據(jù)ACEA（歐洲車輛制造協(xié)會）的調(diào)查，今天每一輛歐洲大陸境內(nèi)所生產(chǎn)的新車都搭載了ABS系統(tǒng)，全世界也有超過60％的新車擁有此項裝置。

“ABS系統(tǒng)大幅度提升剎車穩(wěn)定性同時縮短剎車所需距離”Robert Bosch GmbH（Bosch公司的全名）董事會成員Wolfgang Drees說。不像安全氣囊與安全帶（可以透過死亡數(shù)目除以車禍數(shù)目的比例來分析），屬于“防患于未然”的ABS系統(tǒng)較難以真實數(shù)據(jù)佐證它將多少人從鬼門關(guān)前搶回？但據(jù)德國保險業(yè)協(xié)會、汽車安全學(xué)會分析了導(dǎo)致嚴(yán)重傷亡交通事故的原因后的研究顯示，60%的死亡交通事故是由于側(cè)面撞車引起的，30%到40%是由于超速行駛、突然轉(zhuǎn)向或操作不當(dāng)引發(fā)的。我們有理由相信ABS及其衍生的ASR與ESP系統(tǒng)大幅度降低緊急狀況發(fā)生車輛失去控制的機率。NHTSA（北美高速公路安全局）曾估計ABS系統(tǒng)拯救了14563名北美駕駛?cè)说男悦?/p>

從ABS到ESP，汽車工程師在提升行車穩(wěn)定性的努力似乎到了極限（民用型ESP系統(tǒng)誕生至今已近10年），不過就算計算機再先進仍須要駕駛?cè)说倪m當(dāng)操作才能發(fā)揮最大功效。

多數(shù)車主都沒有遭遇過緊急狀況（也希望永遠(yuǎn)不要），卻不能不知道面臨關(guān)鍵時刻要如何應(yīng)對？在緊急情況下踩下剎車時，ABS系統(tǒng)制動分泵會迅速作動，剎車踏板立刻產(chǎn)生異常震動與顯著噪音（ABS系統(tǒng)運作中的正常現(xiàn)象），這時你應(yīng)毫不猶豫地用力將剎車踩死（除非車上擁有EBD剎車力輔助裝置，否則大多數(shù)駕駛者的剎車力量都不足），另外ABS能防止緊急剎車時的車輪抱死現(xiàn)象、所以前輪仍可控制車身方向。駕駛者應(yīng)邊剎車邊打方向進行緊急避險，以向左側(cè)避讓路中障礙物為例，應(yīng)大力踏下剎車踏板、迅速向左轉(zhuǎn)動方向盤90度，向右回輪180度，最后再向左回90度。最后要提的是ABS系統(tǒng)依賴精密的車輪速度傳感器判斷是否發(fā)生抱死情況？平時要經(jīng)常保持在各個車輪上的傳感器的清潔，防止有泥污、油污特別是磁鐵性物質(zhì)粘附在其表面，這些都可能導(dǎo)致傳感器失效或輸入錯誤信號而影響ABS系統(tǒng)正常運作。行車前應(yīng)經(jīng)常注意儀表板上的ABS故障指示燈，如發(fā)現(xiàn)閃爍或長亮，ABS系統(tǒng)可能已經(jīng)故障（尤其是早期系統(tǒng)），應(yīng)該盡快到維修廠排除故障。

要提醒的是，ABS/ ASR/ ESP系統(tǒng)雖然是高科技的結(jié)晶，但并不是萬能的，也別因為有了這些行車主動安全系統(tǒng)就開快車。

第三章 工作原理

控制裝置和ABS警示燈等組成，在不同的ABS系統(tǒng)中，制動壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同，電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動壓力調(diào)節(jié)裝置、電子不盡相同。

在常見的ABS系統(tǒng)中，每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器，將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速的信號輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定，并形成相應(yīng)的控制指令。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連。制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)。

ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動，制動壓力保持制動壓力減小和制動壓力增大等階段。在常規(guī)制動階段，ABS并不介入制動壓力控制，調(diào)壓電磁閥總成中的各進液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài)，各出液電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，電動泵也不通電運轉(zhuǎn)，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài)，而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài)，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同

在制動過程中，（如下圖所示）電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號判定有車輪趨于抱死時，ABS就進入防抱制動壓力調(diào)節(jié)過程。例如，電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時，電子控制裝置就使控制右前輪刮動壓力的進液電磁閥通電，使右前進液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，制動主缸輸出的制動液不再進入右前制動輪缸，此時，右前出液電磁閥仍末通電而處于關(guān)閉狀態(tài)，右前制動輪缸中的制動液也不會流出，右前制動輪缸的刮動壓力就保持一定，而其它末趨于抱死車輪的制動壓力仍會隨制動主缸輸出壓力的增大而增大；如果在右前制動輪缸的制動壓力保持一定時，電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死，電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，右前制動輪缸中的部分制動波就會經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲液器，使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小右前輪的抱死趨勢將開始消除，隨著右前制動輪缸制動壓力的減小，右前輪會在汽車慣性力的作用下逐漸加速；當(dāng)電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號判定右前輪的抱死趨勢已經(jīng)完全消除時，電子控制裝置就使右前進液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進液電磁閥轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài)，使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時也使電動泵通電運轉(zhuǎn)，向制動輪缸泵輸送制動液，由制動主缸輸出的制動液經(jīng)電磁閥進入右前制動輪缸，使右前制動輪缸的制動壓力迅速增大，右前輪又開抬減速轉(zhuǎn)動。（參見：汽車電子控制基礎(chǔ)，曹家喆 主編，機械工業(yè)出版社，2007年10月）

ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復(fù)而將趨于防抱車輪的滑動率控制，在峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內(nèi)，直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止。制動壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達(dá)3~20HZ。在該ABS中對應(yīng)于每個制動輪缸各有對進液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進行控制，因此，各制動輪缸的制動壓力能夠被獨立地調(diào)節(jié)，從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象。

盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過程并不完全相同，但都是通過對趨于抱死車輪的制動壓力進行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)，來防止被控制車輪發(fā)生制動抱死。

第四章 汽車ABS 機械動力學(xué)模型

1.汽車ABS 仿真模型建立的要求：

(1)在仿真建模過程中要考慮到模型的準(zhǔn)確性和可信度，在不失真的前提下盡量簡化仿真模型，減少自由度數(shù)，提高求解效率。

(2)能夠正確的根據(jù)路面條件、道路狀況、制動強度和法向載荷實時計算出車速和輪速，使模型盡可能反映實車的運動狀況。

(3)具有仿真建模改進的能力，能方便地修改子模型的參數(shù)，不需要花費很大精力或者重新建模，就可以在設(shè)計階段，插入或改變仿真模型。

ADAMS 軟件計算功能強大，求解器效率高，具有多種專業(yè)模塊和工具包，以及與其它CAD 軟件的接口，可方便快捷地建立機械動力學(xué)模型，支持Fortran 和C 語言，便于用戶進行二次開發(fā)[1]?；贏DAMS軟件的上述優(yōu)點，利用ADAMS 軟件建立汽車制動防抱死系統(tǒng)（ABS）的機械動力學(xué)模型。2.模型建立：

汽車是一個復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，對汽車的ABS 制動性能進行模擬仿真，輸入的參數(shù)包括制動初速，路面條件如干鋪設(shè)路面、濕鋪設(shè)路面、雪路面、冰路面、對開路面、對接路面等，道路狀況如直道、彎道、上坡、下坡等和整車參數(shù)。輸出的參數(shù)包括汽車制動過程中整車和車輪的運動狀態(tài)，如制動時間、制動距離、制動減速度、車輪滑移率、車輪角減速度、制動器制動力、地面制動力、地面?zhèn)认蛄?、橫擺力矩等。

根據(jù)以上研究目的，對整車進行適當(dāng)簡化。汽車懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)型式對汽車制動性能的影響不大，仿真模型中的慣性參數(shù)由Pro/ENGINEER 軟件三維實體建模計算得到，對懸架系和轉(zhuǎn)向系簡化如下：

懸架系統(tǒng)只考慮懸架的垂直變形；轉(zhuǎn)向系忽略車輪定位角和轉(zhuǎn)向傳動裝置。把汽車簡化為具有十個剛體的模型，共14 個自由度。十個剛體分別為車身、一個后非獨立懸掛組質(zhì)量、兩個前獨立懸掛組質(zhì)量（兩個前輪橫擺臂和兩個前輪轉(zhuǎn)向節(jié)）、四個車輪。兩前輪共有3 個自由度，車身具有3 個轉(zhuǎn)動和3 個平動自由度，兩后輪各有1 個自由度，前懸架各有一個自由度，后懸架1 個自由度，如圖1 所示。

圖1 整車仿真模型

1—車身 2—后輪 3—后懸架 4—前輪

5—前懸架 6—橫擺臂 7—轉(zhuǎn)向節(jié)

仿真模型包括以下幾個子模型：

轉(zhuǎn)向系模型：以轉(zhuǎn)向角約束直接作用于左轉(zhuǎn)向節(jié)。

前懸架模型：前懸架是獨立懸架，一側(cè)的簡化模型如圖2 所示。轉(zhuǎn)向節(jié)簡化如圖2 中3 所示，用轉(zhuǎn)動副與前輪連接。橫擺臂與減振器以球鉸分別與轉(zhuǎn)向節(jié)和車身連接。

圖2 懸架的簡化模型

1—車身 2—橫擺臂 3—轉(zhuǎn)向節(jié) 4—輪胎 5—前懸架 6—彈簧

A—轉(zhuǎn)動副 B—球鉸 C—轉(zhuǎn)動副 D—滑柱鉸 E—球鉸

后懸架是非獨立懸架，只考慮垂直方向的自由度，懸架與車身之間用平移副表示它們之間的相對運動，懸架與車身用彈簧阻尼連接，與后輪用轉(zhuǎn)動副連接。

輪胎模型：車輛的各種運動狀態(tài)主要是通過輪胎與路面的作用力引起的。采用力約束方法，不考慮輪胎拖距、回正力矩以及滾動阻力的影響。采用ADAMS 提供的非線性Pacejka 輪胎模型[2]。

制動器模型：采用美國高速公路車輛仿真模型中的制動器模型。

液壓模型：采用ADAMS 中液壓模塊（ADAMS/Hydraulics）建立制動系統(tǒng)的液壓仿真模塊。

路面模型：設(shè)計出路面模型可進行對開路面和對接路面制動過程的仿真計算。利用ADAMS 中提供的平面（Plane）作為路面模型的基礎(chǔ)，定義了平面（Plane）的長、寬等參數(shù)，使得汽車制動過程有足夠的空間，利用平面－圓（Plane-Circle）接觸力（Contact）表示車輪與地面之間的法向作用力。ADAMS輪胎模型中沒有附著系數(shù)變化的路面模塊，為此在ADAMS 提供的路面模塊基礎(chǔ)上，對對接路面采用在路面模型上加入標(biāo)記點（Marker）的方法，分別求出前輪和后輪質(zhì)心到標(biāo)記點X 方向上的距離。當(dāng)距離為正時說明輪胎已經(jīng)跨過了標(biāo)記點，此時根據(jù)所規(guī)定的路面情況對輪胎附著系數(shù)進行改變，使得模型可以計算路面附著系數(shù)變化。對開路面也采取了相同的加入標(biāo)記點的方法，進行計算左右側(cè)輪胎相對于標(biāo)記點Y 方向上的距離。（參見：汽車車身電子與控制技術(shù)，陳無畏 主編，機械工業(yè)出版社，2008年02月）

第五章 制動防抱死系統(tǒng)ABS 的控制模型

在ADAMS 中定義了與MATLAB/SIMULINK 的接口，把ADAMS 中建立的非線性機械模型轉(zhuǎn)化為SIMULINK 的S－FUNCTION 函數(shù)，再把S－FUNCTION 函數(shù)加入到控制模型里，這樣就可以方便的利用SIMULINK 提供的各種強大的工具進行控制模型開發(fā)，在MATLAB 軟件下進行聯(lián)合仿真計算[3]。圖3 所示為MATLAB/SIMULINK中表示的ADAMS 機械模型，在ADAMS 中定義四個車輪的制動力矩為輸入變量，定義四個車輪的速度和滑移率為輸出變量，保存在.m 文件中由MATLAB 調(diào)用。

圖3 ADAMS子模塊

圖4 所示

為在MATLAB/SIMULINK 下開發(fā)的ABS 控制模塊，圖中深色的部分為ADAMS 生成的子模塊，輸入?yún)?shù)為制動力矩，輸出參數(shù)為車輪速度和車輪滑移率，以車輪的加速度/減速度和車輪滑移率為控制參數(shù)。（參見：汽車車身電子與控制技術(shù)，陳無畏 主編，機械工業(yè)出版社，2008年02月）

圖4 ABS 仿真控制模型

第六章 ABS 聯(lián)合仿真控制規(guī)律結(jié)果與分析

1.確定車輪加速度和參考滑移率的門限值

根據(jù)ADAMS 仿真制動過程計算出的車輪加速度曲線，分析出加速度門限值為w&

1、減速度門限值為w&2。車輪滑移率下門限值λ1，上門限值λ2。

車輪的加、減速度和滑移率的門限值的確定是一個反復(fù)交替驗證過程。方法為：計算車輪的加、減速度和參考滑移率，以參考滑移率為控制參數(shù)初步確定車輪的加、減速度的門限值，再以車輪加、減速度門限值控制車輪的滑移率,確定滑移率的門限值。圖4 中深色的部分為ADAMS 生成的機械模型，在MATLAB作為一個S－FUNCTION 函數(shù)參與運算。通過上述交替驗證的方法，車輪滑移率和加速度的仿真變化曲線如圖5 所示，實車測試數(shù)據(jù)如圖6 所示。比較圖5 和圖6，可以看出仿真數(shù)據(jù)與實車測試數(shù)據(jù)相吻合，驗證了車輪加速度門限值和滑移率門限值的確定是合理的。

圖5 仿真試驗數(shù)據(jù)

圖6 試車實驗數(shù)據(jù) 圖6 實車試驗數(shù)據(jù)

選取適當(dāng)滑移率門限值λ1，λ2是控制的關(guān)鍵問題之一。如果車輪的滑移率大于路面峰值附著系數(shù)相應(yīng)的滑移率λOPT，車輪的側(cè)向附著力很低。在有側(cè)向風(fēng)、道路傾斜或轉(zhuǎn)向制動等對車輛產(chǎn)生橫向力情況下，或左右車輪的地面制動力不相等時，路面不能提供足夠的側(cè)向力使車輛保持行駛方向，車輛容易發(fā)生危險的甩尾情況，因此滑移率門限值的上限應(yīng)小于λOPT。

理想的ABS 系統(tǒng)應(yīng)能把制動壓力調(diào)節(jié)到一個合適的范圍內(nèi)，使得車輪的滑移率保持在λOPT附近。如果（λ2 － λ1）取值較小，則控制過程的保壓時間較短，需進行頻繁的壓力調(diào)節(jié)，壓力調(diào)節(jié)器需進行頻繁的動作，而壓力調(diào)節(jié)器和制動器需要一定的響應(yīng)時間，過于頻繁的壓力調(diào)節(jié)會使壓力調(diào)節(jié)器和制動器來不及響應(yīng)，達(dá)不到控制效果。如果（λ2 － λ1）取值較大，車輪的運動狀態(tài)不能及時的控制，車輪的速度波動范圍很大，還會造成制動效能降低。2.ABS 的控制周期

控制周期取決于車速信號采集頻率，制動壓力調(diào)節(jié)器的響應(yīng)時間和控制邏輯運算時間之和。在仿真模型里進行了控制周期對ABS 控制影響的分析。

模型中采用了改變控制模型與車輛模型之間的通訊時間來實現(xiàn)控制周期的模擬。以通訊時間為0.1s 和0.15s 為例，得到結(jié)果如圖7和圖8所示。從兩圖中可以看到控制周期增大，滑移率變化范圍增大，說明車輪的線速度變化范圍增大，車輪的抱死趨勢強烈。在開發(fā)ABS 的時候，應(yīng)盡力縮短控制周期。的聯(lián)合仿真 圖9 為左前輪3～5s 的ABS 仿真試驗數(shù)據(jù)，按照邏輯門限值的方式進行控制。從圖9 中可以看出，在加速度為－20m/s2 附近，進行了快速減壓，車輪的加速度增大，但車輪速度仍在減小。然后在加速度為－22m/s2 時出現(xiàn)了保壓過程，此時滑移率為0.17 左右。緊接著是一個壓力逐漸增加的過程，在這個過程中車輪的加速度逐步減小，但車輪速度繼續(xù)增加，此時車輪滑移率控制在0.1 附近，接著又是一個短暫的保壓過程，車輪的加速度增大，此后又開始了新的一輪的制動壓力的調(diào)節(jié)。車輪的加速度在（－20～20）m/s2之間，管路壓力在（1.5～4.5）MPa 之間。圖10 為道路試驗數(shù)據(jù)，比較兩圖，仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)基本吻合。（參見：張躍今，宋健.多體動力學(xué)仿真軟件－ADAMS 理論及應(yīng)用研討.機械科學(xué)與技術(shù)，1997.9）

圖9 左前輪3～5s 的仿真試驗數(shù)據(jù)

圖10 左前輪3～5s 的道路試驗數(shù)據(jù)

第七章 結(jié)論

(1)用兩個軟件

ADAMS 和MATLAB/SIMULINK分別建立機械模型和控制模型，發(fā)揮各自的優(yōu)點進行聯(lián)合仿真計算，精度較高。

(2)采用交替驗證的方法，確定車輪滑移率和加速度的門限值效果較好。(3)仿真數(shù)據(jù)與道路試驗數(shù)據(jù)基本吻合，證明仿真方法和仿真模型可行。(4)此模型較準(zhǔn)確地反映ABS 制動過程各參數(shù)的變化情況，可以此為基礎(chǔ)進行實車的ABS 控 制算法的開發(fā)，縮短開發(fā)時間，減少開發(fā)經(jīng)費。

(5)此模型還易于擴展，進一步開發(fā)和研究ABS 以及與ASR(Acceleration Slip Regulation)、ACC(Adaptive Cruise Control)的集成化系統(tǒng)。

致 謝

在這短短幾個月的時間里畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非一人之功。感謝所有指導(dǎo)過我的老師，幫助過我的同學(xué)和一直關(guān)心、支持著我的家人。感謝你們對我的教誨、幫助和鼓勵。在這里，我要對你們表示深深的謝意！

感謝我的指導(dǎo)老師——田文超老師，沒有您認(rèn)真、細(xì)致的指導(dǎo)就沒有這篇論文的順利完成。和您的交流并不是很多，但只要是您提醒過該注意的地方，我都會記下來。事實證明，這些指導(dǎo)對我?guī)椭艽蟆?/p>

感謝我的父母，沒有他們，就沒有我的今天。你們的鼓勵與支持，是我前進的強大動力和堅實后盾。

最后，感謝身邊所有的老師、朋友和同學(xué)，感謝你們?nèi)陙淼年P(guān)照與寬容，與你們一起走過的繽紛時代，將會是我一生最珍貴的回憶。

參考文獻(xiàn)：

1.汽車電子技術(shù)，遲瑞娟，李世雄 主編，國防工業(yè)出版社，2008年08月 2.汽車電子控制基礎(chǔ)，曹家喆 主編，機械工業(yè)出版社，2007年10月 3.汽車車身電子與控制技術(shù)，陳無畏 主編，機械工業(yè)出版社，2008年02月

4.張躍今，宋健.多體動力學(xué)仿真軟件－ADAMS 理論及應(yīng)用研討.機械科學(xué)與技 術(shù)，1997.9 5.ADAMS Reference Manual Version 12, Mechanical Dynamics, Inc.6.Matlab Referen ce Manual Version 6.1.Mathworks Inc.

第三篇：太陽能電池環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究論文

摘要：根據(jù)太陽能電池環(huán)境監(jiān)測具有分散、靈活、偏遠(yuǎn)等特點以及傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)布線繁瑣、維護困難等問題，本設(shè)計提出一種基于CC2530-Zigbee的由太陽能電池進行供電的無線網(wǎng)絡(luò)電池環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點和上位機實時監(jiān)測平臺組成，兩個數(shù)據(jù)采集節(jié)點均采用太陽能電池和鋰電池組合供電的方式,可以實時監(jiān)測和記錄溫度、太陽能電池電壓等參數(shù)信息,并可將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)無線傳輸?shù)奖O(jiān)測平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的即時顯示和存儲功能。

【關(guān)鍵詞】ZigbeeCC2530；溫度；太陽能電池；無線網(wǎng)絡(luò)

1引言

太陽能電池在其運行和操作過程中可能會因部分遮陰和老化而出現(xiàn)熱斑現(xiàn)象，從而可能會嚴(yán)重影響太陽能電池的發(fā)電供電能力，又或者太陽能電池可能在某種情況下失去供電能力而在遠(yuǎn)處的用戶又不能知曉。為了確保太陽能電池供電系統(tǒng)能夠正常的運行和工作,以及為了了解太陽能電池的周邊環(huán)境，使人們能夠更加高效地利用太陽能，我們需要對太陽能電池供電系統(tǒng)的各項周邊環(huán)境參數(shù)和太陽能電池的實時供電電量進行測量和監(jiān)控。早在2003年，美國國家自然科學(xué)基金委員會就開始了一系列的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究計劃的實施，并聯(lián)合一些大學(xué)開展了嵌入式智能傳感器項目的研究，旨在構(gòu)建一個關(guān)于太陽能電池?zé)o線動態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)。而國內(nèi)的一些大學(xué)如武漢理工大學(xué)、湖南大學(xué)和華中科技大學(xué)等高校也陸續(xù)開始了對類似問題的研究，分別提出有線和無線的太陽能發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)。上訴研究雖然對太陽能電池環(huán)境方面作出了詳細(xì)的研究，但是很多關(guān)鍵細(xì)節(jié)往往不公開而且這些系統(tǒng)往往存在成本高、功耗大的缺陷。所以有必要設(shè)計一款基于成本比較低、功耗比較少的Zigbee無線傳感器技術(shù)、GPRS技術(shù)的太陽能電池環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。本次研究結(jié)合公眾需求，基于無線網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)合傳感器，從而進行對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，這次實驗具有一定的實際意義，也可滿足公眾對環(huán)境監(jiān)測方面的要求。

2Zigbee無線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)源于20世紀(jì)70年代，這種技術(shù)最早是應(yīng)用于軍事科技領(lǐng)域，但是由于技術(shù)能力限制，該網(wǎng)絡(luò)只能獲取單一數(shù)據(jù)信號，兩個節(jié)點之間只能進行簡單的點對點的數(shù)據(jù)通信，并不能實現(xiàn)廣播和組播。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以分為WPAN、WLAN、WMAN和WWAN四種。Zigbee通信技術(shù)從2002年的Zigbee聯(lián)盟成立到2006年該聯(lián)盟推出了一種比較成熟協(xié)議—Zigbee-2006標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議已走過了多個年頭，而Zigbee技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。Zigbee通信技術(shù)有良好的應(yīng)用前景，比如智能家居、智能商業(yè)大樓、智能儀表控制。在智能的商業(yè)大樓中可以使用Zigbee完成智能設(shè)備的自動控制，其大樓管理人員可以對于燈光、空調(diào)、火災(zāi)系統(tǒng)等各項重要開關(guān)進行遠(yuǎn)程智能控制，以此實現(xiàn)減少能源費用，降低人力資源管理成本的目的。對于消費者來說，若家中安裝有Zigbee管理系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程地監(jiān)控家里各種開關(guān)、水利電力、煤氣是否泄漏、是否有外來人進入等安全隱患，如若監(jiān)測到異樣可自動對戶主發(fā)出警報信號。作為全球經(jīng)濟總量排名第二的中國市場，Zigbee產(chǎn)品鏈的應(yīng)用有良好的發(fā)展前景，雖然本土的芯片供應(yīng)商的參與度有限，但是Zigbee應(yīng)用的成熟不需要很長時間。

3總體設(shè)計

傳統(tǒng)的太陽能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是以單片機和射頻技術(shù)模塊組合設(shè)計而成的，其特點是編程簡單、容易實現(xiàn)和移植，但功耗比較高，成本也相對比較高，實用性較差；另外，用到的元器件比較多，不易于系統(tǒng)的長時間的運行且不能進行休眠或休眠的功能不容易實現(xiàn)。因此本設(shè)計采用Zigbee無線通信技術(shù)進行開發(fā)和研究，通過采集子節(jié)點和協(xié)調(diào)器的通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)在兩個節(jié)點之間的通信。位于PC的上位機能實時顯示各項數(shù)據(jù)的情況，且增加高溫、高壓預(yù)警功能，保護系統(tǒng)的正常運行工作，在滿足大眾需求的情況下符合人性化、性價比比較高、功能容易實現(xiàn)。本設(shè)計主要分為兩部分制作：硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計方面：采用現(xiàn)成Zigbee核心板和底板結(jié)合溫濕度傳感器和AD模塊實現(xiàn)溫濕度和電量的測量；軟件設(shè)計方面：利用IAR集成開發(fā)環(huán)境進行軟件程序的編輯、編譯和采用C#編程語言在VS2012開發(fā)環(huán)境下進行上位機程序的編寫，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

4硬件設(shè)計

本設(shè)計主要分為四個部分：第一部分是由Zigbee芯片和傳感器模塊構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集子節(jié)點；第二部分是由Zigbee芯片和GPRS模塊構(gòu)成協(xié)調(diào)器模塊；第三部分為太陽能電池供電模塊；第四部分為信息收集模塊。

4.1CC2530Zigbee芯片Zigbee

通信技術(shù)要應(yīng)用于功耗比較低、成本比較低以及運行速率要求的低的監(jiān)控系統(tǒng)中。本設(shè)計采用的主控芯片為CC2530-Zigbee。CC2530芯片結(jié)合了強大的RF技術(shù)，以及業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強型8051CPU。CC2530芯片有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB的閃存。本設(shè)計采用的是CC2530F256，其具有幾種不同的運行模式，使得它可以適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)，非常適合用作以環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的主控芯片。同時，CC2530F256結(jié)合了業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元Z-Stack協(xié)議棧，提供了一個強大而完整的Zigbee解決方案。同時為了便于設(shè)備的維護以及日后的拓展使用，將Zigbee芯片的硬件分為兩部分，即是CC2530核心板和底板。核心板集射頻收發(fā)及MCU控制功能于一體，也集成了CC2530芯片正常工作的所有外部電路，滿足監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的需要。同時模塊引出CC2530所有IO口，便于功能評估與二次開發(fā)。CC2530底板連接著CH340G芯片，該信芯片與串口0相接，方便使用USB線進行調(diào)試。同時，底板有CC_Debugger接口，可與仿真器連接直接下載或調(diào)試程序。由于CC2530芯片是3.3V供電的，所以底板連接著AMS1117-3.3芯片，實現(xiàn)5V到3.3V的轉(zhuǎn)變。

4.2Zigbee協(xié)議棧

由于傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)路協(xié)議很難適應(yīng)某些系統(tǒng)對低成本、低功耗、低容錯性的要求，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)信息傳輸又以無線網(wǎng)路通信協(xié)議為基礎(chǔ)，于是就出現(xiàn)了以IEEE802.15.4協(xié)議為基礎(chǔ)的Zigbee協(xié)議來支持于Zigbee技術(shù)的發(fā)展。Zigbee協(xié)議棧由物理層、介質(zhì)接入控制層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成。其中Zigbee應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層APS、應(yīng)用框架AF、Zigbee設(shè)備象ZDO等。其中設(shè)備之間的綁定是在協(xié)議棧的APS層實現(xiàn)的，應(yīng)用支持子層APS在NWK層和APL層之間，并提供了兩個接口：APSDE-SAP、APSME-SAP，兩個接口的功能如下：前者提供在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩個或多個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信；后者提供多種服務(wù)給應(yīng)用對象ZDO。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了物理層和MAC層的協(xié)議規(guī)范，而Zigbee聯(lián)盟中的Zigbee標(biāo)準(zhǔn)定義了NWK層以及APL層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶可在這個應(yīng)用層上開發(fā)實現(xiàn)自己應(yīng)用的開發(fā)，其中Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如圖2所示。太陽能電池模塊是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分，其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，或送往電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。在硅晶類的太陽能電池板中，當(dāng)吸收了太陽光中0.4μm～1.1μm波長的光時，就能把光能轉(zhuǎn)化為電能輸出。本設(shè)計采用的是9V3W的單晶太陽能板，其開路電壓可達(dá)到10.5V、短路電流可達(dá)400MA，并且該電池板可以直接加在6.4V的鋰電池上而不需要添加穩(wěn)壓模塊。本設(shè)計配備一個發(fā)光二極管，可知道電池板是否正常。本設(shè)計溫濕度測量采用的模塊是DHT11，DHT11傳感器模塊是一款在市面上應(yīng)用很廣泛的數(shù)字溫濕度傳感器。濕度測量范圍為20%-95%RH測量誤差為±5%RH；溫度測量范圍為0℃-50℃和測量誤差為±2℃。DHT11傳感器模塊采用一根總線通信的方式，也就是說數(shù)據(jù)的傳輸和控制都是通過一根總線完成的，這在一定程度上節(jié)省了單片機IO端口的使用，同時該傳感的整體的體積很小、功耗也很低，使其受到了很多用戶的青睞，因此適合本設(shè)計中對太陽能環(huán)境中溫濕度的測量，它的單總線通訊過程流程圖如圖3所示。本設(shè)計電池電壓的測量方案采用的是內(nèi)部ADC功能實現(xiàn)的，其主要步驟如下：首先是確定ADC用要幾位進制表示，它的最大數(shù)值是多少。例如一個8位的ADC，最大值是0xFF，就是255。本設(shè)計中Zigbee的IO口ADC是12位的，故最大值是4095。然后確定最大值對應(yīng)的參考電壓。一般而言最大值對應(yīng)的參考電壓是加在芯片上的電壓，為3.3V。接著計算IO電壓值。就是把你ADC數(shù)值除以剛才確定的最大數(shù)值再乘以參考電壓。最后計算實際的電壓。因為IO口最大的輸入電壓不超過3.3V，故需要電阻分壓測量。本設(shè)計采用了兩個電阻：502歐姆和2K歐姆的電阻。故輸入電壓不超過3V，符合ADC電壓輸入的要求，所以電壓計算如式1所示。（1）其中Va表示AD轉(zhuǎn)換的值，V表示最終的電壓值。本設(shè)計使用到GPRS模塊的功能是發(fā)送短消息,故采用的是模塊是果云GA6mini。該模塊的供電電壓為5V，并支持GSM/GPRS的四個頻段,包括850、900、1800和1900MHZ。正常的工作溫度范圍是-30℃-+80℃，并且支持移動和聯(lián)通2G,支持GSM07.10協(xié)議,使用的AT指令支持標(biāo)準(zhǔn)AT指令集。該模塊具有尺寸較小、功耗較低和寬工位溫度范圍的特點,適合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的要求。當(dāng)發(fā)生高溫、高壓警報時，由協(xié)調(diào)器和GPRS模塊通信發(fā)送警報短信到預(yù)設(shè)的手機號碼。短信信息包括：節(jié)點序號和何種預(yù)警信號，其流程圖如圖4所示。

5系統(tǒng)工作流程

在協(xié)調(diào)器主控程序中，首先進行了設(shè)備的初始化，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)建好后開始等待終端設(shè)備的加入。當(dāng)設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后開始向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)器收到數(shù)據(jù)后，通過串口0把收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到PC上位機顯示。若協(xié)調(diào)器接收的數(shù)據(jù)為警報數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)器會判斷是哪個節(jié)點發(fā)出的何種警報，然后調(diào)用警報函數(shù)通過GPRS模塊把警報短信發(fā)送到預(yù)設(shè)的手機號碼上。若協(xié)調(diào)器收到上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)，則會把數(shù)據(jù)廣播到終端子節(jié)點上，其流程圖如圖5所示。在終端節(jié)點主控程序中，首先進行設(shè)備的初始化，然后根據(jù)Zigbee協(xié)議棧搜索附近的無線網(wǎng)絡(luò)并請求加入，加入網(wǎng)絡(luò)后會根據(jù)設(shè)置定時采集溫濕度和電壓數(shù)據(jù)并判斷是否超過預(yù)設(shè)值，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器。若該終端收到了協(xié)調(diào)器發(fā)送出來的數(shù)據(jù)，則會判斷數(shù)據(jù)的類型，然后根據(jù)數(shù)據(jù)作出修改，修改后返回成功標(biāo)志，其流程圖如圖6所示。

6上位機設(shè)計

本設(shè)計采用C#語言來編寫上位機軟件程序。該語言是一門穩(wěn)定、簡單、安全的，是由C語言和C++語言衍變出來的編程語言，故其很好地繼承了C與C++語言的強大功能，同時又剔除了C與C++語言的一些特性。其可視化的界面、高運行效率、便捷的面向組件編程的支持受到了許多用戶的青睞。上位機的功能是與協(xié)調(diào)器進行通信，完成溫濕度、電壓數(shù)據(jù)的實時顯示、保存等功能，并且用戶可在上位機上進行操作，例如改變數(shù)據(jù)的定時發(fā)送的時間、獲取節(jié)點的實時數(shù)據(jù)以及停止/開始節(jié)點的數(shù)據(jù)采集功能，方便用戶對數(shù)據(jù)的分析和處理，其中上位機效果圖如圖7所示。本文設(shè)計的系統(tǒng)采集實時數(shù)據(jù)效果圖如圖8所示，電壓警報的效果圖如圖9所示，上位機高溫高壓警報如圖10所示。

7結(jié)語

本設(shè)計是基于Zigbee技術(shù)的一項應(yīng)用，通過終端、協(xié)調(diào)器和上位機之間的通信，形成一個功能強大的太陽能電池環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)不僅可以采集各個節(jié)點的溫濕度、電池電壓數(shù)據(jù)，也可以通過控制GPRS模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程短信報警。同時位于PC端的上位機可以改變終端節(jié)點的狀態(tài)，以實現(xiàn)更加智能化的效果。這類監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用前景是很廣泛的，比如太陽能路燈、共享單車供電系統(tǒng)、森林、海島、沙漠供電系統(tǒng)中都使用了大量的太陽能電池板，而Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)功耗低、制作成本低、數(shù)據(jù)傳輸性能好，故太陽能電池環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)很適合應(yīng)用于這些場合。

作者：徐國保 黃清文

第四篇：電梯電氣控制系統(tǒng)研究論文

摘要：電梯作為現(xiàn)代高層建筑非常重要的組成部分，是人們生活必不可少的工具。電梯的安全運行非常重要，不容忽視。電梯本身的運行由電梯電氣控制系統(tǒng)控制。電氣控制系統(tǒng)的安全運行，直接決定了電梯的安全。因此，介紹電梯中PLC電梯電氣控制系統(tǒng)的必要性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和PLC的工作原理，分析了控制系統(tǒng)的設(shè)計和相應(yīng)的應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：PLC控制；變頻調(diào)速；電梯電氣控制系統(tǒng)

引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑越來越多，增大了對電梯的需求，也提高了電梯的要求。PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使電梯更加安全、舒適、節(jié)能和快速，充分保障了人們的生命安全，滿足了當(dāng)前人們對電梯的要求。

1PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的必要性

筆者主要分析了PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)在節(jié)能、降噪、安全及能源利用率方面應(yīng)用的必要性。

1.1節(jié)能效率高

在能源危機不斷加劇的今天，不可再生資源越來越少，能源價格也越來越高，人們更加注重節(jié)能環(huán)保。電梯不僅要安全穩(wěn)定舒適，還要能節(jié)約能源。在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，能夠充分滿足節(jié)能環(huán)保要求，符合國家提倡的節(jié)能發(fā)展理念，實現(xiàn)電梯的節(jié)能發(fā)展。要及時更換消耗能源量較大的電梯或者頻繁出現(xiàn)故障的電梯，確保電梯安全，并實現(xiàn)節(jié)能要求。

1.2降低噪音提升安全系數(shù)

PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)能夠有效降低電梯運行過程中產(chǎn)生的噪音，從而提升電梯舒適度。普通的電梯使用電抗器進行調(diào)速，乘客可以明顯感覺到運行平層的振動并聽到較大噪音，給電梯運行安全產(chǎn)生了不利影響，也嚴(yán)重影響人們乘坐電梯的體驗，降低了乘坐電梯的舒適度[1]。在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，能夠很好地解決這些問題，使電梯平穩(wěn)運行，并降低噪音污染。

1.3提升能源利用率

與一般電梯采用電抗器進行調(diào)速相比較，在電梯中采用變頻調(diào)速能極大提升能源利用率，還可以更好地控制運行速度。

2PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成2.1變頻器

變頻器是PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)中非常重要的組成部分。由于該系統(tǒng)采用PLC控制方式，需要選擇通用變頻器。全數(shù)字產(chǎn)品能很大程度地節(jié)約電能，且全數(shù)字變頻器有轉(zhuǎn)差補償、磁通矢量以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等功能，不僅增大了電梯的額定功率，也增加了電梯運行過程中的舒適度，減輕了電梯運行過程中受到的損傷，確保電梯安全運行并延長電梯使用壽命。

2.2PLC

控制系統(tǒng)中不可或缺的是PLC。具有多位數(shù)計數(shù)器的PLC能滿足電梯對樓層位置的檢測需求。實際中，電梯是雙向運行的，所以選擇的PLC需要具備逆向計數(shù)功能。電梯電氣控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由拖動控制系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)組成。PLC作為控制系統(tǒng)的核心，能夠利用信號控制系統(tǒng)的輸入接口，接收并存儲井道平層感應(yīng)信號、開關(guān)門信號和安全保護信號。它可以通過信號處理功能操作門機控制信號與拖動系統(tǒng)信號，以此控制電梯安全穩(wěn)定運行。

2.3電氣控制裝置

電氣控制裝置在接收PLC控制信號后，能夠控制電梯的運行狀態(tài)。裝置由四部分構(gòu)成，分別是控制裝置、平層裝置、操作裝置以及屏幕裝置。四個裝置之間相互發(fā)生動作，控制裝置準(zhǔn)確完成PLC發(fā)出的控制命令。操作裝置完成指令的接收，并根據(jù)指令內(nèi)容進行相關(guān)按鍵操作。平層裝置接收樓層檢測信號并傳輸給PLC。屏幕裝置則主要負(fù)責(zé)控制樓層指示燈、按鍵燈與電梯監(jiān)控設(shè)備。

3PLC工作原理

PLC的主要工作流程是輸入采樣、程序執(zhí)行與輸出刷新，也稱為PLC的一個掃描周期。影響PLC掃描周期的主要因素是PLC系統(tǒng)CPU的掃描速度。輸入采樣階段，PLC按照次序掃描讀取輸入程序，并將讀取的數(shù)據(jù)存入I/O映像區(qū)的制定單元內(nèi)。程序執(zhí)行階段，PLC執(zhí)行輸入程序的順序可以從上到下也可以從左往右。輸出刷新階段，CPU會結(jié)合數(shù)據(jù)在I/O映像區(qū)內(nèi)的實際狀態(tài)刷新數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)輸出到鎖存電路，最后通過輸出電路驅(qū)動外設(shè)的方式完成輸出作業(yè)。

4PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

4.1電梯井道設(shè)計

優(yōu)化電梯井道布線，能夠有效降低維修、養(yǎng)護電梯的難度和工作量。在電梯井道中應(yīng)用光電開關(guān)，能夠有效發(fā)揮脈沖控制技術(shù)對電梯運行速度的控制作用和對平層控制的作用。通過對井道布線的優(yōu)化和在井道中應(yīng)用光電開關(guān)，能夠進一步優(yōu)化電梯系統(tǒng)。部分電梯設(shè)計過程中會應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)編碼器。編碼器與電氣控制系統(tǒng)主電動機同軸相連后，編碼器產(chǎn)生的脈沖會被直接輸入到PLC高速脈沖輸入端。因此，在井道中應(yīng)用旋轉(zhuǎn)編碼器可以精確計算電梯垂直方向上的距離，還能判斷電梯的運行方向，計算曳引機的轉(zhuǎn)速[2]。

4.2變頻器制動電阻設(shè)計

電梯負(fù)載是位能負(fù)載中的一種，主要特征是能夠產(chǎn)生再生能量。在PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，需要重視變頻調(diào)速裝置中的制動能力，盡可能優(yōu)化制動功能。優(yōu)化方式之一是在變頻調(diào)速裝置中應(yīng)用制動電阻。變頻器制動電阻工作原理是通過制動單元產(chǎn)生作用，再利用再生能量實現(xiàn)制動。

4.3電梯的操作方式

在電梯應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)后，被召喚向下運行可以通過下集選控制登記技術(shù)實現(xiàn)，而電梯被召喚上行時可以只應(yīng)答頂層召喚，當(dāng)需要下行時可以自動改變運行方向。電梯設(shè)計人員需要合理設(shè)計電梯的速度給定曲線來保證電梯的運輸效率。在處理電梯的換速問題、平層問題、樓層顯示問題與轎廂制動問題時，編碼器的輸出端以把脈沖信號輸入到PLC輸入端的方式，建立轎廂位置反饋和電梯速度反饋。電梯位置主要通過PLC中的脈沖疊加數(shù)來表現(xiàn)。電梯的距離、換速點與轎廂制動點等信號的測定，則主要依據(jù)PLC值和各個信號點對應(yīng)的脈沖數(shù)對比指數(shù)。在電梯中應(yīng)用位置信號檢測機制，可以提升PLC判斷電梯所在樓層位置信號、平層位置信號以及門區(qū)信號的準(zhǔn)確性。充分發(fā)揮電梯井道中信號檢測裝置的作用，可以優(yōu)化井道檢測原件信號連接，有效降低電梯使用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的成本。脈沖計數(shù)編程主要采用相對計數(shù)方式。從一個平層點到下一個平層點的計數(shù)過程中，PLC會經(jīng)歷一個復(fù)位，即應(yīng)用這種方法進行計數(shù)時，每一個平層點都從零開始計數(shù)。這種計數(shù)模式下，需要將樓層數(shù)存儲到另一個計數(shù)器中。當(dāng)計數(shù)器數(shù)值增加到設(shè)定的值，在PLC復(fù)位后，即可計算電梯運行的相對距離。

5PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)在電梯中應(yīng)用的具體措施

5.1隔光設(shè)置的合理性

在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，首先應(yīng)該合理應(yīng)用隔光設(shè)置。在應(yīng)用隔光設(shè)置前，應(yīng)該在電梯內(nèi)部安裝電光開關(guān)，還要在每一個平層點安裝隔光板，以提升掃描平層位置信號的效率。在應(yīng)用隔光設(shè)置時，合理控制產(chǎn)生脈沖裝置之間的距離，確保脈沖發(fā)生裝置隨著電機旋轉(zhuǎn)的過程中每經(jīng)過一個間距縫隙就產(chǎn)生一個電脈沖。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)將脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的電脈沖輸入到PLC的高速輸入端，并對脈沖進行計數(shù)，提升測量電梯間距的精確度，降低測量誤差。此外，運用這種方式能夠便于計算機進行處理，減少時間消耗。

5.2增量編碼器的應(yīng)用

應(yīng)用增量編碼器是電梯電氣控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。增量編碼器既可以提升電梯運行速度和電梯運行距離測量的準(zhǔn)確性和效率，還能夠判斷電梯運行的方向，并檢測曳引機的轉(zhuǎn)速。但是，電梯采用電抗器進行速度調(diào)節(jié)時，會產(chǎn)生明顯的振動和較大的噪音。因此，在應(yīng)用增量編碼器的過程中，應(yīng)將電梯的電抗器調(diào)速更換為變頻調(diào)速器，從而確保電梯在啟動加速和停止減速過程中運行穩(wěn)定，保證電梯運行的舒適度[3]。在應(yīng)用增量編碼器的過程中，還應(yīng)該同時使用平層位置開關(guān)和零速信號，進一步提升電梯啟動、加速減速與停止的過程中的穩(wěn)定性和舒適度。

5.3做好變頻調(diào)速控制

應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，必須要有變頻器進行調(diào)速。電梯屬于啟動和制動非常頻繁的運輸設(shè)備，需要做好變頻器變頻調(diào)速工作，降低電梯在啟動、加速、減速和停止過程中產(chǎn)生的沖擊，達(dá)到降低電梯運行產(chǎn)生的噪音與提升電梯運行時穩(wěn)定性的目的。變頻器變頻調(diào)速控制過程中，應(yīng)當(dāng)利用脈沖計算減少井道布線，使電梯系統(tǒng)維修和養(yǎng)護工作更加方便，降低工人工作量，減少維修養(yǎng)護的成本支出。

6結(jié)論

在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，能夠充分滿足現(xiàn)階段人們對于電梯的要求，提升電梯的安全性、舒適性和穩(wěn)定性，并有效節(jié)省能源。隨著技術(shù)的不斷提升和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)會在電梯領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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第五篇：化工原理仿真系統(tǒng)研究論文

一、化工原理仿真系統(tǒng)的制作

化工原理實驗包括流體流動阻力測定、離心泵性能測定、傳熱、精餾、吸收與解吸、干燥、萃取等基本單元操作，分別由不同的儀器儀表和管道組合而成。在仿真軟件中，把各種設(shè)備和管道用flash畫出，再根據(jù)每一套裝置流程圖的要求，以真實、立體的效果來實現(xiàn)。

1.整體結(jié)構(gòu)。實驗仿真系統(tǒng)的開發(fā)過程分為三個階段：實驗前的準(zhǔn)備、實驗過程及數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理。前兩個階段在Flash動畫制作軟件上完成，第三階段在VisualStudio2005軟件開發(fā)工具上完成，并且使用Ac-cess數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的存儲與交換。

2.仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)。在計算機模擬化工原理實驗時，需要通過動態(tài)數(shù)學(xué)模型來模擬真實的實驗操作，該模型主要包括實驗指導(dǎo)、素材演示、仿真操作、數(shù)據(jù)處理、考題測試、幫助功能等內(nèi)容。下面以離心泵性能測定為例詳細(xì)說明仿真系統(tǒng)的制作過程。在實驗準(zhǔn)備階段與實驗開始階段的Flash動畫的制作過程中，考慮到實驗步驟有先后，以及更好地做到人機交互，必須使用專門為Flash腳本開發(fā)的ActionScript語言。如點擊水泵開啟按鈕必須在閥門開啟以后才能啟動，直至水灌滿后，才可以點擊關(guān)閉水泵按鈕。為了使實驗更具有真實性，需設(shè)置閥門的流量控制，分為10個級別，可以逐漸增大或減小。運用VisualStudio.Net開發(fā)環(huán)境編寫C#程序，可以通過拖動添加組件，并自動生成組件需要的代碼。在制作化工原理實驗?zāi)M課件時，可通過VisualStudio屬性窗口設(shè)置各種開發(fā)元素屬性如外觀、名稱等，且屬性窗口中顯示的內(nèi)容，隨著選擇開發(fā)元素的不同而動態(tài)改變。利用VisualStudi“o工具箱”，可以向應(yīng)用程序添加標(biāo)準(zhǔn)控件。在設(shè)置好窗體和控件后，利用Vi-sualStudio的代碼編輯器編寫程序代碼。在命令窗口中，可以直接輸入并執(zhí)行各種命令，調(diào)試應(yīng)用程序，并通過在即時窗口的命令行中輸入表達(dá)式或變量名，可以得到它們的值。編寫程序過程中，難免會遇到一些錯誤，開發(fā)人員需要對應(yīng)用程序進行調(diào)試，查找錯誤的根源，以期達(dá)到設(shè)計要求。離心泵性能測定實驗涉及到流體流動、水泵運轉(zhuǎn)、儀表變化、閥門打開或關(guān)閉等動作，在仿真系統(tǒng)中通過Flash動畫來實現(xiàn)這些動作的動態(tài)效果，使整個實驗過程表現(xiàn)得更加真實。用Flash中的按鈕實現(xiàn)動畫交互效果，控制整個實驗的操作并對數(shù)據(jù)進行采集，同時將數(shù)據(jù)傳入C#，由C#對數(shù)據(jù)庫進行讀寫操作，然后作出離心泵特性曲線圖。

3.實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理?；ぴ韺嶒炦^程中往往要測定溫度、壓強、濃度、流速等數(shù)據(jù)，同時必須對這些參數(shù)進行整理和分析，并運用相關(guān)的理論公式進行計算，才能達(dá)到實驗預(yù)期目的?；ぴ韺嶒瀸崪y數(shù)據(jù)多，繪圖耗時費力，計算公式復(fù)雜，有時甚至需要進行迭代計算，借助計算機輔助程序可圓滿解決這些問題。在仿真軟件中，通過C#語言設(shè)計數(shù)據(jù)處理程序。根據(jù)各化工單元操作理論建立數(shù)學(xué)模型，使仿真數(shù)據(jù)在實際操作的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生，以保證每個學(xué)生在進行仿真實驗時即使初始條件相同，也不會得到完全相同的實驗結(jié)果，更接近真實操作狀況。試驗完成后，點擊“記錄數(shù)據(jù)”按鈕，計算機會自動記錄數(shù)據(jù)，并在后臺進行數(shù)據(jù)傳遞，然后根據(jù)預(yù)先輸入的計算公式進行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理后被保存到Access數(shù)據(jù)庫中，再通過調(diào)用，將數(shù)據(jù)輸出在DataGridView進行顯示，或據(jù)此數(shù)據(jù)繪制實驗曲線。

二、操作過程及功能概述

主界面使用VisualStudioC#中的窗體，通過添加菜單欄來控制試驗的選擇。其特點是方便、簡單易用，更重要的是為今后仿真系統(tǒng)的逐步完善提供了空間。首先水泵的開關(guān)按鈕是不可用的，必須在打開閥門以后，才能啟動水泵。當(dāng)水泵與閥門同時啟動后，便開始灌水，在這期間禁用系統(tǒng)中所有的按鈕。待灌水過程結(jié)束，先關(guān)閥門再關(guān)水泵。點擊“開始實驗”按鈕，可以開啟下一個界面繼續(xù)實驗。先打開水泵，然后打開閥門，通過閥門調(diào)節(jié)流量級別，儀表數(shù)值會隨之變化。點擊“記錄數(shù)據(jù)”按鈕，將儀表的數(shù)值記錄在數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)數(shù)據(jù)記錄完畢，點擊“查看數(shù)據(jù)”按鈕，屏幕上顯示10組數(shù)據(jù)以及由公式計算得出的“揚程”、“有效功率”、“效率”數(shù)值。點擊“繪圖”按鈕，可直接繪制出H-Q、P-Q及η-Q三條特性曲線。無論是實驗結(jié)束還是中途關(guān)閉實驗窗體，都將出現(xiàn)一個對話框以提示實驗者“是否保存當(dāng)前數(shù)據(jù)？”操作者可根據(jù)提示對實驗數(shù)據(jù)進行取舍。集合Flash動畫和C#語言優(yōu)點開發(fā)的化工原理實驗仿真系統(tǒng)，具有界面直觀、操作簡單、支持人機交互、占用空間小等特點，能顯著提高化工原理實驗教學(xué)的效果，減少實驗設(shè)備投資和損壞，降低實驗投入成本，避免實驗事故的發(fā)生。計算機輔助教學(xué)，特別是計算機仿真實驗在化工教學(xué)過程中的應(yīng)用，使學(xué)生接觸了一種全新的實驗手段，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使學(xué)生創(chuàng)新意識得到培養(yǎng)，從而提高了整體教學(xué)質(zhì)量。