第一篇：礦用網(wǎng)絡(luò)電話軟件設(shè)計方法探討論文[本站推薦]

摘要：網(wǎng)絡(luò)電話在礦山生產(chǎn)中發(fā)揮著越來重要的作用，為了提高煤礦井下通訊效率，設(shè)計了一種礦用網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)，敘述了網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的構(gòu)成，重點介紹了系統(tǒng)上位機和下位機軟件的設(shè)計方法，該電話系統(tǒng)功能齊全，操作方便，應(yīng)用效果良好．

關(guān)鍵詞：煤礦；網(wǎng)絡(luò)；電話；軟件

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：陳林坤(1981－)，男，安徽蚌埠人，唐山開誠電控設(shè)備集團助理工程師

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展和我國礦山生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大以及自動化水平的不斷提高，原有的通訊手段已不適應(yīng)生產(chǎn)的需要．當(dāng)前，“數(shù)字化礦山”建設(shè)正方興未艾，人們利用高科技來監(jiān)測、監(jiān)控礦山的生產(chǎn)和管理，其中，網(wǎng)絡(luò)通信是離不開的關(guān)鍵技術(shù)［1］．本文結(jié)合煤礦井下通訊的實際，設(shè)計了一種效率較高的網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)上位機和下位機軟件的設(shè)計方法．實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)功能齊全，使用方便，有效地提高了煤礦生產(chǎn)管理中通話的實時性和可靠性，進(jìn)而提高了煤礦生產(chǎn)和管理的效率．

1硬件結(jié)構(gòu)組成礦用網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)主要用于煤礦調(diào)度音頻通訊場合［2］，采用工業(yè)以太網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)尋呼臺和井下電話組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對煤礦調(diào)度生產(chǎn)進(jìn)行語音通話和語音播報．該系統(tǒng)由上位機、交換機、網(wǎng)絡(luò)尋呼臺、網(wǎng)絡(luò)電話板等組成。

2系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計

礦用網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)上位機軟件采用C#語言編寫，基于MicrosoftVisualStudio2010開發(fā)平臺，軟件由2部分構(gòu)成，包括網(wǎng)絡(luò)音頻軟件PCNetTel和網(wǎng)絡(luò)音頻配置軟件PCManger．

2．1網(wǎng)絡(luò)音頻軟件

網(wǎng)絡(luò)音頻軟件的功能主要有：監(jiān)聽在線客戶端設(shè)備的登陸狀態(tài)及客戶端連接狀態(tài)，對客戶端的廣播、組播、對講通話以及通話內(nèi)容音頻文件進(jìn)行回放以及歷史記錄查詢等［3］．網(wǎng)絡(luò)音頻軟件流程圖如圖2所示．網(wǎng)絡(luò)音頻軟件在對講模式下的呼叫、掛斷以及伴隨的振鈴邏輯稍顯復(fù)雜，此處采用事件驅(qū)動后臺線程實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)通訊采用TCP和UDP混合編程模式，這提高了系統(tǒng)的實時響應(yīng)性能．在音頻文件生成方面采用設(shè)備IP、日期、時間方式來命名文件夾和音頻文件，以便于數(shù)據(jù)的查詢和回?fù)埽?/p>

2．2網(wǎng)絡(luò)音頻配置軟件

網(wǎng)絡(luò)音頻配置軟件的功能是搜索局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)備，進(jìn)行參數(shù)修改配置，主要配置參數(shù)包括：本機IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器IP地址、尋呼臺IP地址以及設(shè)備編號;輸入音源、增益、音量、振鈴次數(shù)、設(shè)備組播以及設(shè)備Modbus從站地址、串口波特率等參數(shù)．網(wǎng)絡(luò)音頻配置軟件搜索局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)備時采用發(fā)送全網(wǎng)廣播詢問幀方式，以實現(xiàn)跨網(wǎng)段的未知設(shè)備IP的查詢．在數(shù)據(jù)幀校驗方面，采用MCU的全球唯一ID號作為算法數(shù)據(jù)源生成設(shè)備ID．

3系統(tǒng)下位機軟件設(shè)計

系統(tǒng)下位機軟件采用標(biāo)準(zhǔn)C語言編寫，硬件平臺為STM32F10X系統(tǒng)嵌入式單片機，軟件由2部分組成，包括網(wǎng)絡(luò)尋呼臺軟件和網(wǎng)絡(luò)電話板軟件．

3．1網(wǎng)絡(luò)尋呼臺軟件

網(wǎng)絡(luò)尋呼臺軟件的功能是建立與上位機和網(wǎng)絡(luò)電話板的通訊［4］．網(wǎng)絡(luò)尋呼臺可單獨與上位機或網(wǎng)絡(luò)電話板使用，也可與上位機和網(wǎng)絡(luò)電話板一起接入網(wǎng)絡(luò)使用．當(dāng)與上位機音頻通訊時，建立網(wǎng)絡(luò)連接后，可與上位機進(jìn)行雙向?qū)χv互話、接收上位機的組播或廣播通知，也可接收上位機發(fā)出的音頻文件進(jìn)行本地播放．當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)電話板音頻通訊時，可對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有尋呼臺IP配置為本設(shè)備IP的網(wǎng)絡(luò)電話板進(jìn)行雙向互話、對其語音廣播、組播、多播操作．

3．2網(wǎng)絡(luò)電話板軟件

網(wǎng)絡(luò)電話板軟件主要功能為與上位機或網(wǎng)絡(luò)尋呼臺聯(lián)網(wǎng)組成網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)，可主動呼叫上位機或網(wǎng)絡(luò)尋呼臺，也可接收上位機或網(wǎng)絡(luò)尋呼臺的對講呼叫、廣播或組播．網(wǎng)絡(luò)電話板軟件實現(xiàn)方法與網(wǎng)絡(luò)尋呼臺軟件設(shè)計方法類似，再此不再贅述．

4結(jié)論

礦用網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)上位機軟件采用C#語言編寫，基于MicrosoftVisualStudio2010平臺進(jìn)行開發(fā)，采用多線程管理事件，軟件界面設(shè)計友好、操作簡潔、安裝方便．下位機軟件采用標(biāo)準(zhǔn)C語言編寫，硬件平臺為STM32F10x系列嵌入式單片機，采用UCOS－II操作系統(tǒng)實時地對接入網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)電話板進(jìn)行多任務(wù)管理，提高了通話的實時性、可靠性;配合3．5寸彩色顯示屏可動態(tài)地對網(wǎng)絡(luò)電話板和上位機的連接進(jìn)行查看管理及呼叫操作顯示．該系統(tǒng)已在多個煤礦進(jìn)行應(yīng)用，使用效果良好．

參考文獻(xiàn)：

［1］高杰．礦山多媒體應(yīng)急通信系統(tǒng)軟件設(shè)計［D］．西安科技大學(xué)，2008．

［2］王濤．企業(yè)VoIP網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)［D］．天津大學(xué)，2008．

［3］莊乾成．嵌入式網(wǎng)絡(luò)電話機設(shè)計［J］．儀表技術(shù)．2009，(7)：36-38．

［4］紀(jì)秀輝．基于Linux系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)絡(luò)電話設(shè)計［J］．電腦知識與技術(shù)，2010，6(1)：216-217．

第二篇：軟件設(shè)計模式淺析論文

軟件設(shè)計模式淺析

陳亞東

（中原工學(xué)院軟件學(xué)院，河南 鄭州450000）

摘要：什么是軟件設(shè)計模式呢？其實廣義的來講，軟件設(shè)計模式是可解決一類軟件問題并且能反復(fù)使用的軟件設(shè)計方案；狹義的來講，軟件設(shè)計模式是對被用來在特定場景下解決一般設(shè)計問題的類和相互通信的對象的描述。是在類和對象的層次描述的可反復(fù)使用的軟件設(shè)計問題的解決方案。軟件設(shè)計模式通常描述了一組相互緊密作用的類與對象。

在課堂學(xué)到的軟件設(shè)計模式，我學(xué)習(xí)的并不好，對各種模式的運用和實現(xiàn)，感覺簡單，但是要做起來還是有些難度。本文簡單講述了以面向?qū)ο蠹夹g(shù)為基礎(chǔ)的軟件設(shè)計模式的分析。

關(guān)鍵詞：設(shè)計模式；設(shè)計方案；面向?qū)ο?/p>

中國分類號：TP311.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Software design patterns is

analysed

Chenyadong

（Zhongyuan University of TechnologySoftware college，henan zhengzhou450000）Abstract: What is a software design pattern? Actually, broadly speaking, the software design pattern is a type of the software can solve the problem and the repeated use of the software design;Narrowly speaking, the software design pattern is to be used in specific scenarios and communicate with each other to solve the problem of general design of the description of the object.Is described in the level of the classes and objects can be repeated use of the software design of the solution of the problem.Software design patterns usually describes a set of mutually close function classes and objects.Learned in the class of software design pattern, I'm not a very good learning, for the use of various patterns and implementation, feeling is simple, but want to do or some difficulty.This article simply describes the software design based on object-oriented technology pattern analysis.Key words: design patterns;Design scheme;object-oriented

對于軟件設(shè)計模式，從上課到現(xiàn)在，我在頭腦中還沒有一個完整的概念，主要是因

為我的基礎(chǔ)比較差，憑自身能力還不能寫出

來一個項目。通過上網(wǎng)搜索，知道了什么是

軟件設(shè)計模式，它是一套被反復(fù)使用，多數(shù)

人知曉的，經(jīng)過分類編目的，代碼設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)，使用設(shè)計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性

[1]廠模式、單例模式、生成器模式、工廠方法模式、原型模式、適配器模式等等。

一、設(shè)計模式 模式是用來描述所交流的問題及解決方案的,一個完整的設(shè)計模式主要由模式名稱、問題、解決方案、效果四個基本要素組成。設(shè)計模式體現(xiàn)的是程序整體的一種構(gòu)思，所以有時候它也會出現(xiàn)在分析或者是概要設(shè)計階段中，設(shè)計模式的核心思想是通

過增加抽象層，把變化部分從那些不變的部[2][2]。軟件設(shè)計模式分為基礎(chǔ)模式、委托模式、接口模式、代理模式、創(chuàng)建型模式、抽象工

分中分離出來。這就是我所了解的設(shè)計模式。設(shè)計模式有五種原則，“開-閉”原則（OCP）、單一職責(zé)原則(SRP)、里氏代換原則(LSP)、依賴倒置原則(DIP)和接口隔離原則(ISP)[3]，設(shè)計模式就是實現(xiàn)了上面所說的五種原則，從而達(dá)到了代碼復(fù)用、增加可維護(hù)性的目的。

在設(shè)計模式經(jīng)典著作《GOF95》中，設(shè)計模式從應(yīng)用的角度上被分為三個大的類型，分別是創(chuàng)建型模式、結(jié)構(gòu)型模式和行為型模式。又根據(jù)模式的范圍分，模式既用于類又用于對象，類模式是處理類和子類之間的關(guān)系，這些關(guān)系通過繼承建立，是靜態(tài)的，在編譯時刻便確定下來了；對象模式是處理對象間的關(guān)系，這些關(guān)系在運行時刻是可以變化的，更具動態(tài)性。從某種意義上來說，幾乎所有模式都使用繼承機制，所以“類模式”只指那些集中于處理類間關(guān)系的模式，而大部分模式都屬于對象模式的范疇。

二、設(shè)計模式的分類

創(chuàng)建型設(shè)計模式是用來創(chuàng)建對象的模式，抽象了實例化過程，工廠模式、抽象工廠模式、單件模式、生成器模式、原型模式都屬于創(chuàng)建型設(shè)計模式。簡單來說一下創(chuàng)建型結(jié)構(gòu)模式有哪幾種模式吧，首先說一下工廠模式，工廠模式：客戶類和工廠類分開，消費者任何時候需要某種產(chǎn)品，只需要向工廠請求即可，消費者無須修改就可以接納新產(chǎn)品；缺點就是當(dāng)產(chǎn)品修改時，工廠類也要做出相應(yīng)的修改。比如：如何創(chuàng)建及如何向客戶端提供。抽象工廠模式：為一個產(chǎn)品族提供統(tǒng)一的創(chuàng)建接口，當(dāng)需要這個產(chǎn)品族的某一系列的時候，可以從抽象工廠中選出相應(yīng)的系列創(chuàng)建一個具體的工廠類。單件模式：保證一個類有且僅有一個實例，提供一個全局訪問點。生成器模式：將復(fù)雜對象創(chuàng)建與表示分離，同樣的創(chuàng)建過程可創(chuàng)建不同的表示，允許用戶通過指定復(fù)雜對象類型和內(nèi)容來創(chuàng)建對象，用戶不需要知道對象內(nèi)部的具體構(gòu)建細(xì)節(jié)。原型模式：通過“復(fù)制”一個已經(jīng)存在的實例來返回新的實例（不新建實例）。被復(fù)制的實例就是“原型”，這個原型是可定制的。原型模式多用于創(chuàng)建復(fù)雜的或者耗時的實例，因為這種情況下，復(fù)制一個已經(jīng)存在的實例使程序運行更高效；或者創(chuàng)建值相等，只是命名不一樣的同類數(shù)據(jù)。這幾種模式老師也讓做過作業(yè)，做起來感覺也挺簡單的。

結(jié)構(gòu)型模式討論的是類和對象的結(jié)構(gòu)，它采用繼承機制來組合接口或?qū)崿F(xiàn)（類結(jié)構(gòu)型模式），或者通過組合一些對象來實現(xiàn)新的功能（對象結(jié)構(gòu)型模式）。結(jié)構(gòu)型模式有這幾種模式，組合模式：定義一個接口，使之用于單一對象，也可以應(yīng)用于多個單一對象組成的對象組。裝飾模式：給對象動態(tài)添加額外的職責(zé)，就好像給一個物體加上裝飾物，完善其功能。代理模式：在軟件系統(tǒng)中，有些對象有時候由于跨越網(wǎng)絡(luò)或者其他障礙，而不能夠或者不想直接訪問另一個對象，直接訪問會給系統(tǒng)帶來不必要的復(fù)雜性，這時候可以在客戶程序和目標(biāo)對象之間增加一層中間層，讓代理對象來代替目標(biāo)對象打點一切，這就是代理模式。享元模式：Flyweight是一個共享對象，它可以同時在不同上下文（Context）使用。外觀模式：外觀模式為子系統(tǒng)提供了一個更高層次、更簡單的接口，從而降低了子系統(tǒng)的復(fù)雜度，使子系統(tǒng)更易于使用和管理。外觀承擔(dān)了子系統(tǒng)中類交互的責(zé)任。橋梁模式：橋梁模式的用意是將問題的抽象和實現(xiàn)分離開來實現(xiàn)，通過用聚合代替繼承來解決子類爆炸性增長的問題。適配器模式：將一個類的接口適配成用戶所期待的接口。一個適配器允許因為接口不兼容而不能在一起工作的類工作在一起，做法是將類自己的接口包裝在一個已存在的類中。對于這幾種模式，我理解的太籠統(tǒng)，也不太明白，只是根據(jù)這些定義來用心理解來消化。

行為型設(shè)計模式著力解決的是類實體之間的通訊關(guān)系，希望以面向?qū)ο蟮姆绞矫枋鲆粋€控制流程。行為型設(shè)計模式種類比較多，其中觀察者模式和訪問者模式運用的比較多。模版模式：定義了一個算法步驟，并允許子類為一個或多個步驟提供實現(xiàn)。子類在不改變算法架構(gòu)的情況下，可重新定義算法中某些步驟。觀察者模式：定義了對象之

間一對多的依賴，當(dāng)這個對象的狀態(tài)發(fā)生改變的時候，多個對象會接受到通知，有機會做出反饋。迭代子模式：提供一種方法順序訪問一個聚合對象中各個元素, 而又不需暴露該對象的內(nèi)部表示。責(zé)任鏈模式：很多對象由每一個對象對其下一個對象的引用而連接起來形成一條鏈。請求在這個鏈上傳遞，直到鏈上的某一個對象決定處理此請求。發(fā)出這個請求的客戶端并不知道鏈上的哪一個對象最終處理這個請求，這使系統(tǒng)可以在不影響客戶端的情況下動態(tài)的重新組織鏈和分配責(zé)任。備忘錄模式：在不破壞封裝性的前提下，捕獲一個對象的內(nèi)部狀態(tài)，并在該對象之外保存這個狀態(tài)。這樣以后就可將該對象恢復(fù)到原先保存的狀態(tài)。命令模式：將請求及其參數(shù)封裝成一個對象，作為命令發(fā)起者和接收者的中介，可以對這些請求排隊或記錄請求日志，以及支持可撤銷操作。狀態(tài)模式：允許一個“對象”在其內(nèi)部狀態(tài)改變的時候改變其行為，即不同的狀態(tài)，不同的行為。訪問者模式：表示一個作用于某對象結(jié)構(gòu)中的各元素的操作。可以在不改變各元素的類的前提下定義作用于這些元素的新操作。解釋器模式：給定一個語言，定義它的文法的一種表示，并定義一個解釋器，這個解釋器使用該表示來解釋語言中的句子。中介者模式：用一個中介對象來封裝一系列的對象交互。策略模式：定義一組算法，將每個算法都封裝起來，并且使它們之間可以互換。策略模式使這些算法在客戶端調(diào)用它們的時候能夠互不影響地變化。因為是學(xué)時太少的原因，老師講的模式并不多，這幾個模式好多都沒有講，我們只能根據(jù)一些書籍和資料來學(xué)習(xí)。

三、模式分析

對于工廠模式，是最常見的一種模式之一。在面向?qū)ο缶幊讨? 常用的方法是用new操作符構(gòu)造對象實例，但在有些情況下，new操作符直接生成對象會帶來一些問題。創(chuàng)建對象之前必須清楚所要創(chuàng)建對象的類信息，但個別情況下無法達(dá)到此要求，譬如打開一個視頻文件需要一個播放器對象，但是用戶可能不知道具體播放器叫什么名字，需要系統(tǒng)分派給這個視頻文件一個合適的播放器，這種情況下用new運算符并不合適。許多類型對象的創(chuàng)造需要一系列步驟，比如需要計算或取得對象的初始設(shè)置，需要選擇生成哪個子對象實例，在生成需要對象之前必須先生成一些輔助功能對象。在這些情況, 新對象的建立就是一個 “過程”，而不僅僅是一個操作。為了能方便地完成這些復(fù)雜的對象創(chuàng)建工作，可引入工廠模式。工廠模式的實例分析： // EventFactory類

public class EventFactory:LogFactory{

public override EventLog Create(){

return new EventLog();} }

// FileFactory類

public class FileFactory:LogFactory{

public override FileLog Create(){

return new FileLog();} }

客戶程序有效避免了具體產(chǎn)品對象和應(yīng)用程序之間的耦合，增加了具體工廠對象和應(yīng)用程序之間的耦合，在類內(nèi)部創(chuàng)建對象通常比直接創(chuàng)建對象更靈活，通過面向?qū)ο蟮氖址?，將具體對象的創(chuàng)建工作延遲到子類，提供了一種擴展策略，較好的解決了緊耦合問題。

工廠模式客戶端程序： public class App {

public static void Main(string[] args){

LogFactory factory = new EventFactory();

//FileFactory factory = new FileFactory();

Log log = factory.Create();

log.Write();} }

對于抽象工廠模式，在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常面臨“一系列相互依賴對象”的創(chuàng)建工作，由于需求變化，這“一系列相互依賴的對象”也要改變，如何應(yīng)對這種變化呢？如何像工廠模式一樣繞過常規(guī)的”new”，提供一種“封裝機制”來避免客戶程序和這種“多系列具體對象創(chuàng)建工作”的緊耦合呢？其中有一種說法就是可以將這些對象一個個通過工廠模式來創(chuàng)建。但是，既然是一系列相互依賴的對象，它們是有聯(lián)系的，每個對象都這樣解決，如何保證他們的聯(lián)系呢？所以運用抽象工廠模式，是一種有效的解決途徑。抽象工廠模式提供一個創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對象的接口，而無需指定他們具體的類。適用于一個系統(tǒng)獨立于其產(chǎn)品創(chuàng)建、組合和表示時，一個系統(tǒng)由多個產(chǎn)品系列中的一個來配置時，強調(diào)一系列相關(guān)產(chǎn)品對象的設(shè)計以便進(jìn)行聯(lián)合時，提供一個產(chǎn)品類庫，只想顯示其接口而非實現(xiàn)時。抽象工廠模式的結(jié)構(gòu)，如下圖：

圖1抽象工廠模式的結(jié)構(gòu)

抽象工廠模式與工廠模式的區(qū)別就在于工廠模式提供一個接口，用于創(chuàng)建相關(guān)和依賴對象的家族，而不需要明確指定具體類。抽象工廠模式允許客戶使用抽象接口來創(chuàng)建一組相關(guān)產(chǎn)品，而不需要關(guān)心具體實際產(chǎn)出的產(chǎn)品是什么。

對于適配器模式，是將一個類的接口，轉(zhuǎn)換成客戶期望的另一個接口，適配器讓原本接口不兼容的類可以一起工作。打個比方

說，一個team要為外界提供S類服務(wù)，但team里面沒有能夠完成此項任務(wù)的member，只有team外的A可以完成這項服務(wù)。為保證對外服務(wù)類別的一致性（提供S服務(wù)），一是將A招安到team內(nèi)，負(fù)責(zé)提供S類服務(wù)，二是A不準(zhǔn)備接受招安，可安排B去完成這項任務(wù)，并讓B做好A的工作，讓B工作的時候向A請教，此時，B是一個復(fù)合體（提供S服務(wù)，是A的繼承弟子）。這種模式的使用過程是客戶通過目標(biāo)接口調(diào)用適配器的方法對適配器發(fā)出請求，適配器使用被適配者接口把請求轉(zhuǎn)換成被適配者的一個或者多個調(diào)用接口，客戶接收到調(diào)用的結(jié)果，但并未察覺這一切是適配器在起轉(zhuǎn)換作用。就是將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的類可以一起工作。適配器模式有三種適用場合，一是使用一個已經(jīng)存在的類，而它的接口不符合要求，二是創(chuàng)建一個可以復(fù)用的類，該類可以與其他不相關(guān)的類或不可預(yù)見的類（即那些接口可能不一定兼容的類）協(xié)同工作，三是使用一些已經(jīng)存在的子類，但不可能通過子類化以匹配各自接口。對象適配器可以適配它的父類接口。適配器模式還分為了累適配器和對象適配器兩種，這里就不再具體介紹了。適配器模式的優(yōu)點就是方便設(shè)計者自由定義接口，不用擔(dān)心匹配問題，而它的缺點是這個模式屬于靜態(tài)結(jié)構(gòu)，由于只能單繼承，所以不適用于多種不同的源適配到同一個目標(biāo)。

對于命令模式，將一個請求封裝為一個對象，可用不同請求對客戶進(jìn)行參數(shù)化；對請求排隊或記錄請求日志，以及支持可撤消的操作。這種模式的適用性是抽象出待執(zhí)行的動作以參數(shù)化某對象，在不同時刻指定、排列和執(zhí)行請求，支持取消操作，支持修改日志，用構(gòu)建在原語操作上的高層操作構(gòu)造一個系統(tǒng)。命令模式的實現(xiàn)：

public class Receiver{//接收者public void action(){

System.out.println(“我在行動

");} }

public interface Command {//抽象命令

public abstract void execute();} public

class

ConcreteCommand

implements Command{//具體命令Receiver rcv;//含有接收者的引用

ConcreteCommand(Receiverrcv){this.rcv=rcv;}publicvoid execute(){rcv.action();}//執(zhí)行命令}

public class Invoker{//請求者Command command;public command){

this.command=command;}

public void startExecuteCommand(){command.execute();} }

public class Application{//客戶程序public static void main(String args[]){Command ConcreteCommand(r);

Invoker i=new Invoker();i.startExecuteCommand();} }

命令模式的結(jié)構(gòu)：

command=new

void

setCommand(Command

圖2命令模式的結(jié)構(gòu)

命令模式中請求者不直接與接收者交互，即請求者不包接收者的引用，徹底消除了彼此之間的耦合。滿足“開-閉原則”。如果增加新的具體命令和該命令的接受者，不必修改調(diào)用者的代碼，調(diào)用者就可以使用新的命令對象；反之，如果增加新的調(diào)用者，不必修改現(xiàn)有的具體命令和接受者，新增加的調(diào)用者就可以使用已有的具體命令。由于請求者的請求被封裝到了具體命令中，就可以將具體命令保存到持久化的媒介中，在需要的時候，重新執(zhí)行這個具體命令。因此，使用命令模式可以記錄日志。使用命令模式可以對“請求”進(jìn)行排隊。每個請求都各自對應(yīng)一個具體命令，因此可以按一定順序執(zhí)行這些具體命令。

四、總結(jié)

在現(xiàn)代軟件開發(fā)當(dāng)中，軟件設(shè)計模式起

到至關(guān)重要的作用。尤其是自從面向?qū)ο蟮恼Z言普遍使用以后，促成了團隊合作設(shè)計的軟件設(shè)計幾乎成了不可能完成的任務(wù)。軟件設(shè)計模式在程序中的運用是非常廣的，在程序設(shè)計的過程中，是對反復(fù)出現(xiàn)的問題的很用設(shè)計模式可確保更快的開發(fā)正確的代碼，并且降低在設(shè)計或者視線中出現(xiàn)的錯誤的可能性。通過學(xué)習(xí)軟件設(shè)計模式這門課程，了解到這么多種模式，雖然還不能熟練運用和操作，但是我會在以后的工作和實踐中去多加鍛煉。

Receiverr=new Receiver();熱潮，而在此時，沒有一個好的設(shè)計模式，i.setCommand(command);好的解決辦法，是良好思路的經(jīng)驗集成。使

參考文獻(xiàn)：

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[3]廖志剛，李增智。設(shè)計模式在系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]。計算機工程與應(yīng)用，2002,(12):7-10

第三篇：BFK_型煤礦用封孔泵及封孔方法.

BFK 型煤礦用封孔泵及封孔方法 一、概述

BFK 型封孔泵是專為煤礦井下各種類型鉆孔研制的封孔設(shè)備，其最大的特點在于：

① 封孔能力強：對水平鉆孔的最大封孔長度可達(dá)20m，對垂直上向鉆孔的最大封孔長度可達(dá)15m；

② 同時具有攪拌、輸送高稠度漿料的特點：對于水泥漿，其水灰比達(dá)到：礦渣水泥，水泥：水

=1：0.32；硅酸鹽水泥，水泥：水=1：0.4；

③ 無需對待封鉆孔段進(jìn)行擴孔和把送漿管送到待封鉆孔的底部，只需把送漿管在待封鉆孔的孔

口作適當(dāng)?shù)墓潭ê头舛录纯桑?/p>

④ 由于具有上述特點，大大簡化了封孔工藝，降低了封孔作業(yè)的勞動強度； ⑤ 高稠度水泥漿具有的基本不收縮性，對任何鉆孔都能確保封孔的嚴(yán)密性，提高鉆孔的封孔質(zhì)量。B F K---------10/2.4 封孔 ∣→流量和壓力 泵

二、結(jié)構(gòu)特征與工作原理 1 工作原理

① 對漿體的攪拌

當(dāng)防爆電動機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，變速傳動系統(tǒng)通過安全離合器驅(qū)動攪拌機活動葉片旋轉(zhuǎn)，使得對

按水灰比要求加入到攪拌機內(nèi)的混合物進(jìn)行不斷的摻和，直到混合均勻，實現(xiàn)對漿體的攪拌。在對漿

體的攪拌過程中，離合器在操作手柄的控制下處于脫開狀態(tài)，送漿泵不運轉(zhuǎn)。② 對漿體的輸送

在漿體攪拌均勻后，操作離合器的手柄使離合器處于接合狀態(tài)，此時，變速系統(tǒng)通過離合器的作 用驅(qū)動送漿泵轉(zhuǎn)動，送漿泵在轉(zhuǎn)動過程中的抽吸負(fù)壓將攪拌機內(nèi)混合均勻的漿體通過連接管吸入送漿

泵體內(nèi)，經(jīng)加壓后從泵的出口輸出，完成對漿體的輸送。在送漿泵運轉(zhuǎn)過程中，攪拌機一直處于旋轉(zhuǎn) 工作狀態(tài)。2．主要結(jié)構(gòu)

BFK 型封孔泵主要由防爆電動機、安全離合器、變速系統(tǒng)、攪拌機、操作離合器、送漿泵及機座

組成，如圖1 所示： 1 三、技術(shù)特征

① 工作壓力 １.2 MPa，2.4Mpza ② 工作流量 8—10 l/min，8—10 l/min ③ 工作電壓 380V /660V ④ 電動機型號：YBK2-100L2-4

⑤ 防爆型式：礦用隔爆型，防爆標(biāo)志ExdI ⑥ 電動機功率 3 Kw，4KW ⑦ 攪拌機凈容積 30 L ⑧ 外型尺寸 1450 ×400× 800(mm×mm×mm), 2120 ×400× 800(mm×mm×mm)⑨ 質(zhì)量 240 Kg, 280KG

四、封孔方法

① 工作管的預(yù)處理

封孔的目的是形成由漿體包裹工作管(可以是煤層注水管、瓦斯抽放管或防滅火注漿管)的、具有

嚴(yán)密密封性的漿體固化段，為保證漿體在注漿封孔過程中能有效地充滿待封鉆孔段和確保漿體對工作

管的包裹及漿體對工作管與鉆孔之間空隙的填實，需對鉆孔工作管進(jìn)行預(yù)處理，處理方法如下：

a)工作管前端應(yīng)捆扎棉紗或布條，捆扎棉紗或布條是為了防止注入的漿體進(jìn)入工作管前端造成

工作管堵塞，捆扎好的棉紗或布條呈馬尾狀，應(yīng)避免將棉紗或布條捆扎成一團，造成送管困難。

b)捆扎好的棉紗距工作管端頭的距離應(yīng)大于 0.5m，防止由于棉紗對鉆孔堵塞不嚴(yán)密造成注漿過

程中少量漿體滲漏堵塞工作管，如圖２所示： 圖2 工作管的預(yù)處理方法示意

c)對于煤層注水而言,由于注水壓力高，當(dāng)采用塑料管（或鋁塑管）作為工作管時，在塑料管的

尾端即露出孔口部分應(yīng)采用鋼管代替，鋼管在鉆孔內(nèi)的長度應(yīng)保證固化后的漿體能完全將鋼管與塑料

管連接段包裹并超過壓力破碎帶，一般要求鋼管距煤壁孔口的長度不應(yīng)小于0.5 m ；鋼管與塑料管之 ≥0.5m 鐵絲 棉紗 工作管 2 間的聯(lián)接方式有兩種：硬質(zhì)塑料管及鋁塑管與鋼管之間采用螺紋連接，軟質(zhì)塑料管與鋼管之間的連接

采用鐵絲捆扎的方式，鋼管與軟質(zhì)塑料管之間的接合段長度應(yīng)大于0.1m。② 工作管的埋設(shè)

將預(yù)處理好的工作管送入鉆孔內(nèi)，在送管過程中應(yīng)避免將工作管向外拉，工作管送到鉆孔內(nèi)預(yù)定

位置后應(yīng)將工作管旋轉(zhuǎn)的同時稍微向外拉，以促使棉紗成團將工作管端頭與鉆孔非封孔段隔開，形成

防止注入鉆孔內(nèi)的漿體流入非封孔段的密封段，如圖3 所示。圖3 工作管埋設(shè)示意圖 ③ 孔口處理

在工作管埋設(shè)好后，將注漿管（其中的一端連接在泵的出口上）送入鉆孔內(nèi)，其送入長度不應(yīng)小

于0.5m，注漿管送入鉆孔后，用棉紗或布條將工作管、注漿管孔口段堵塞，其長度不應(yīng)小于0.2m，避免在送漿過程中封孔段內(nèi)漿體壓力升高將注漿管向外推出；對具有較大仰角的上向鉆孔，在鉆孔孔

口應(yīng)采用木楔裹纏棉紗將工作管和注漿管楔緊，以保證能將漿體壓注到鉆孔的深部；如圖4 所示。圖4 注漿管埋設(shè)示意圖 ④ 封孔用水泥稠漿的配制 a 封孔用水泥漿用量的確定

封孔水泥漿用量的多少采用下式計算： G=(V1 —V2)×K×γ

式中：G---封孔所需水泥漿的質(zhì)量 V1---封孔段長度范圍內(nèi)鉆孔的體積 V2---封孔段長度范圍內(nèi)工作管的體積 K---富裕系數(shù)K=1.2 γ--封孔用水泥漿的密度,經(jīng)測定:水灰比 水泥:水1:0.32—0.4 時，水泥漿密度γ≈2 b 水泥及清水用量的確定

根據(jù)實際使用情況及試驗室試驗測定結(jié)果表明,具有良好封孔效果水泥稠漿的水灰比為:礦渣水 ≥0.2m ≥0.2m 注漿管 工作管 孔口堵塞物 3 泥，水泥:水=1:0.32;硅酸鹽水泥,水泥:水=1:0.4。配制上述質(zhì)量為G 的水泥稠漿所需水泥及清水用量為： 礦渣水泥： 水泥用量 G 灰= G/1.32 清水用量 G 水= G— G 灰

硅酸鹽水泥： 水泥用量 G 灰= G/1.4 清水用量 G 水= G— G 灰 ⑤ 封孔操作方法

拉起離合器手柄使離合器處于接合狀態(tài)，此時注漿泵開始工作，攪拌機內(nèi)的水泥稠漿被吸入送漿

泵，經(jīng)過加壓后由注漿管注入待封鉆孔內(nèi)。

a 對于水平鉆孔、俯斜鉆孔，以待封孔鉆孔內(nèi)水泥稠漿壓力上升，待封鉆孔孔口有水泥漿返出或

孔口封堵棉紗被推出鉆孔外時，封孔長度即達(dá)到設(shè)計封孔長度，此時應(yīng)徐徐將注漿管向外拉出，壓下

離合器操作手柄使其處于脫開狀態(tài)，關(guān)機。

b 對于仰孔，應(yīng)采用嚴(yán)格控制注入待封鉆孔內(nèi)水泥稠漿的數(shù)量來保證封孔長度，避免待封鉆孔內(nèi)

漿體壓力上升過高將孔口封堵整體向外推出，導(dǎo)致封孔失敗。

五、開機前的準(zhǔn)備

① 開機前應(yīng)使用兆歐表對電動機冷態(tài)絕緣電阻進(jìn)行測量，電動機冷態(tài)絕緣電阻

應(yīng)高于10 MΩ；

否則,應(yīng)對電動機進(jìn)行干燥處理。

② 使用電動機時應(yīng)注意保護(hù)好電動機的防爆面，在連接電纜時應(yīng)采用密封圈引入裝置，且通過橡

膠套夾緊螺母、夾緊套等壓緊固定。③ 雜物清除

開機前應(yīng)清除攪拌機內(nèi)可能存在的雜物，并取下送漿泵上的清洗螺堵，用清水對攪拌機進(jìn)行清洗。

清洗后重新上好清洗螺堵，向攪拌機內(nèi)注入清水； 送漿泵運轉(zhuǎn)方向的確定

④ 開啟電動機，使離合器處于接合狀態(tài)，送漿泵開始運轉(zhuǎn)，送漿泵出口能輸出清水，則電動機

轉(zhuǎn)動方向滿足送漿泵工作要求，送漿泵輸不出清水則可能存在著下述情況： a 電動機的轉(zhuǎn)動方向與送漿泵工作所要求的轉(zhuǎn)向不一致，應(yīng)對電動機的供電進(jìn)行換相；

b 泵在上次工作結(jié)束后未能清洗干凈，水泥漿固化造成送漿泵出口或入口堵塞，應(yīng)對送漿泵進(jìn)行 清理或修理。

六、維護(hù)與保養(yǎng)

良好的保養(yǎng)是確保設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵。

① 嚴(yán)防雜物通過攪拌機進(jìn)入送漿泵，造成送漿泵泵體損壞；

② 每次使用完畢必須對整機進(jìn)行清洗，嚴(yán)防漿液特別是水泥漿沉積于攪拌機、送漿泵及其管路 內(nèi)造成設(shè)備損壞； ③ 清洗方法

a 取下送漿泵清洗螺堵，用水清洗干凈攪拌機及連接管；嚴(yán)格防止水泥漿等積留在保護(hù)套附近，4 避免運轉(zhuǎn)時損壞保護(hù)套造成漿體將連接軸與轉(zhuǎn)子固化成一個整體，損壞設(shè)備。b 重新上好螺堵，向攪拌機內(nèi)注入清水，開啟電動機，使離合器處于結(jié)合狀態(tài)，直到送漿泵出口 呈清水流出為止。注：較長時間不使用時應(yīng)通過攪拌機吸漿孔向送漿泵內(nèi)加入一定數(shù)量的機油，并 開動封孔泵至送漿泵出口有機油排出為止，防止送漿泵定子與轉(zhuǎn)子粘合在一起造成啟

動困難。

七、注意事項 ① 清洗過程中，嚴(yán)禁用硬物從送漿泵清洗螺堵口向內(nèi)捅，防止損壞橡膠密封套； ② 嚴(yán)禁送漿泵空運轉(zhuǎn)；

③ 對于連續(xù)進(jìn)行多個鉆孔的封孔作業(yè)，需進(jìn)行水泥漿的多次攪拌時，應(yīng)將停留于泵體內(nèi)的干稠

漿體排出，防止在短時間內(nèi)凝結(jié)造成堵塞；具體方法為：向攪拌機內(nèi)注入清水進(jìn)行攪拌，將泵體內(nèi)的

干稠漿體用清水或稀漿置換；

④ 注漿封孔過程中應(yīng)將送漿泵清洗螺堵上緊，防止漏氣造成送漿泵達(dá)不到額定負(fù)壓，送漿泵對

攪拌機內(nèi)水泥漿的抽吸能力下降或吸不進(jìn)漿；

⑤ 在啟動過程中送漿泵不能運轉(zhuǎn)時應(yīng)壓下離合器使送漿泵與變速箱脫開，利用離

合器上的四個孔和機架側(cè)面所配置的不銹圓鋼強行轉(zhuǎn)動送漿泵數(shù)轉(zhuǎn)。

⑥ 在進(jìn)行漿料的攪拌過程中，應(yīng)按照開啟電動機，斷開送漿泵離合器（此時送漿泵不運轉(zhuǎn)），使

攪拌機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，加入清水，然后逐漸加入水泥等封孔材料，直至達(dá)到要求的配合比，嚴(yán)禁將

水泥等封孔材料一次性倒入攪拌機造成機體損壞或燒毀電動機。⑦ 離合器操作注意事項

a 離合器的接合與斷開無須停機；

b 在通過手柄操作離合器的斷開與接合過程中，拉起或壓下手柄時要求有力、迅速,使離合器一次

完全接合或完全斷開，應(yīng)盡量避免離合器工作于未完全接合或未完全斷開狀態(tài)，造成離合器嚙合齒在

短時間內(nèi)由于相互磨損而損壞；

c 在向上拉起手柄迫使離合器接合時，若一次未能成功，應(yīng)迅速壓下手柄，重新進(jìn)行操作；

d 離合器處于接合狀態(tài)時，原則上應(yīng)保持操作手柄處于向上拉緊狀態(tài)；

e 封孔長度較長，由于封孔時間也相應(yīng)較長，可用木鍥、石塊等物將操作手柄向上鍥緊。

⑧ 應(yīng)經(jīng)常檢查送漿泵清洗螺堵是否上緊、密封是否損壞，連接管是否扎緊，防止由于上述兩處漏

氣造成送漿泵吸不進(jìn)漿。

八、送漿泵結(jié)構(gòu)示意及易損件更換方法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 圖5 送漿泵結(jié)構(gòu)示意圖 輸出座 2 轉(zhuǎn)子螺母 3 圓柱銷 4 定子 5 轉(zhuǎn)子 連接軸 7 保護(hù)套扎環(huán) 8 保護(hù)套 9 進(jìn)漿體 10 座體

送漿泵的定子為具有內(nèi)蛇型腔的橡膠硫化體，轉(zhuǎn)子為表面鍍鉻的金屬蛇型體，連接軸穿過轉(zhuǎn)子內(nèi)

部在轉(zhuǎn)子的端頭處通過圓柱銷與轉(zhuǎn)子連接，連接軸的另一端同樣利用圓柱銷與泵體的輸入軸連接。結(jié)

構(gòu)上；轉(zhuǎn)子、定子的中心線與泵體的輸入軸呈偏心狀態(tài)。轉(zhuǎn)子與定子呈內(nèi)嚙合狀態(tài)。輸出座與定子之

間采用螺紋連接，定子與進(jìn)漿體之間采用螺栓連接。

泵橡膠定子與保護(hù)套的更換（定子與橡膠保護(hù)套屬相對易損件）： 1 將泵的定子固定好，強行反旋輸出座取下輸出座； 2 折下定子與進(jìn)漿體之間的連接螺栓； 在定子與轉(zhuǎn)子間的腔體內(nèi)注入少許機油將定子從轉(zhuǎn)子上旋下來，如用手旋不動時可用管子鉗扎

住定子外殼強行旋下； 取下轉(zhuǎn)子螺母和圓柱銷，依次取下保護(hù)套扎環(huán)和保護(hù)套； 5 換下?lián)p壞件按照相反順序依次裝配； 裝配時應(yīng)在定子內(nèi)腔和轉(zhuǎn)子表面圖一層機油或潤滑脂，一可以使裝配容易，二可以避免啟動困 難； 在裝配時應(yīng)注意各連接部位的密封和整臺泵的平整與同心，泵更換零件后在使用前要先試運行，檢查各部位是否正常。

九、其它

封孔泵泵在使用過程中，必須注意以下事項： a 封孔泵電機必須接地；

b 根據(jù)電機功率大小和使用條件正確選用電纜、銅鋁接頭；電纜直徑要與密封圈孔徑相符，確保

密封圈與電纜間和密封圈與連通節(jié)盒口無間隙。

C 拆裝出線盒接線時，應(yīng)注意保護(hù)隔爆面，裝配時在隔爆面上涂置換型防銹油。__

第四篇：礦用液壓支架油缸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法研究

礦用液壓支架油缸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法研究

【摘 要】近年來隨我國煤炭事業(yè)的飛速發(fā)展，都需要先進(jìn)的機電設(shè)備作為強有力的后盾。在一井一面綜采設(shè)備上，支架性能及適應(yīng)性以及地質(zhì)構(gòu)造的諸多因素，直接影響煤炭的產(chǎn)量。我國的綜采工作面絕大部分分布在緩傾斜中穩(wěn)及中穩(wěn)以上頂板的中厚煤層，而其它條件下的煤層，現(xiàn)有的液壓支架適應(yīng)性差，使用效果不理想，本文對液壓缸存在的一些結(jié)構(gòu)不合理和拆卸比較困難的狀況進(jìn)行改進(jìn)，以提高液壓缸的內(nèi)在質(zhì)量，減小損壞率，降低維修費用。

【關(guān)鍵詞】液壓油缸；防塵壓蓋；導(dǎo)向套

1.液壓支架的類型結(jié)構(gòu)

液壓支架有許多類型。按圍巖的相互作用和維護(hù)回采空間的方式，可分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三類；按移架方式可分為整體自移式和邁步前移式兩類；按使用地點不同可分為中間架、過渡架和端頭架三類；工作面支架按煤層厚度和開采方法不同可分為鋪聯(lián)網(wǎng)支架和放頂煤液壓支架。

支撐掩護(hù)式液壓支架是在支撐式液壓支架的基礎(chǔ)上，吸取掩護(hù)式液壓支架的特點而設(shè)計的。液壓支架的前梁和頂梁是箱體焊接結(jié)構(gòu)，支撐著工作面頂板，起著防止漏矸冒頂?shù)淖饔谩Ｇ傲呵Ы镯斂刂浦傲合蛏虾拖蛳聰[動，可以較好適應(yīng)頂板的起伏不平，改善其接頂性能。四根立柱（雙作用單伸縮油缸）支撐在頂梁與底座之間，立柱與頂梁、底座接觸處為球面鉸，可以改善立柱受力。為了適當(dāng)增大支架的支撐高度，擴大適用范圍，根據(jù)需要可在立柱上端加接機械加長桿。

掩護(hù)梁是由鋼板焊接而成的箱型結(jié)構(gòu)，下端通過前、后連桿與底座鉸接成四連桿機構(gòu)，起著穩(wěn)定支架重心和防止采空區(qū)巖石涌入工作面的作用，既能保證支架前梁頂端與煤壁的間距基本恒定，又承擔(dān)了支架在工作過程中的水平分力，以保證支架的工作穩(wěn)定性；底座是鋼板焊接的箱型結(jié)構(gòu)，它與底板直接接觸，將立柱傳來的頂板壓力傳遞給底板。底座的后部與前后連桿鉸接，前端焊接有安裝推移千斤頂?shù)穆?lián)結(jié)耳，推移千斤頂?shù)牧硪欢伺c工作面運輸機連接，通過推移千斤頂?shù)纳炜s，實現(xiàn)推溜和移架功能。

2.缸底焊縫的改進(jìn)

對于推移千斤頂，有一種損壞形式就是缸底焊縫開裂。因為這種推移千斤頂?shù)陌惭b方式一般是中間耳軸連接，其缸體和缸底的焊縫不僅承受液體均勻的周向力，還要承受軸向力，所以這種連接方式比其他固定端在缸底的千斤頂對焊縫的要求更高。原因之一：在以往的設(shè)計中，往往缸底厚度設(shè)計的比缸筒壁厚大很多，以為這樣更安全。其實，在焊接時因壁厚差大造成傳熱和散熱不均，致使缸底和缸筒不能很好的融合，并產(chǎn)生很高的應(yīng)力集中，因此在使用中出現(xiàn)掉底的現(xiàn)象。原因之二：采用V型焊縫。因V型焊縫在焊接時因底部狹小，難以使焊口底部的金屬很好的融合。

建議推移缸底的焊縫改為U形坡口，減小缸底上和缸筒焊接部分的壁厚，也可有一個較平緩的過渡，讓缸底焊接的部分厚度和缸筒相近，并使焊縫稍離開缸底底部較厚的部分一段距離，讓缸底焊接的部分也打上U形坡口，使缸底和缸筒在焊接時傳熱和散熱均勻，都能與焊縫金屬很好地融合，并且減少了截面的突變量，使應(yīng)力集中減小，從而能提高焊縫的質(zhì)量。對于其他立柱和千斤頂?shù)母椎缀透淄驳暮附蛹爸懈赘淄埠椭懈赘椎椎暮附右泊嬖陬愃频慕Y(jié)構(gòu)，在設(shè)計中也應(yīng)注意盡量避免。

3.防塵壓蓋的改進(jìn)

對于具有三半環(huán)或四半環(huán)連接形式的各種型號的立柱和千斤頂，在使用過程中表現(xiàn)出良好的使用性能，其抵抗側(cè)向力的能力遠(yuǎn)大于螺紋式聯(lián)接，其損壞的比例也遠(yuǎn)小于螺紋式聯(lián)接的液壓缸，但是在拆卸方面卻不如螺紋式。螺紋式可用專用的拆裝機，拆裝省時省力，而半環(huán)式就比較費力，尤其是在拆的過程中，因為防塵壓蓋A面和缸體配合間隙較小，它的范圍一般為0.056―0.347 mm，在使用一段時間后，壓蓋和缸體之間會存在煤塵和銹蝕，并且用于拆卸的螺紋孔一般都會損壞或銹蝕，就算螺紋是完好的，由于壓蓋和缸體拆卸時需要的力較大（因壓蓋上還需要裝防塵圈，給螺紋剩下的空間有限，一般螺孔都是M5的，只有千斤頂?shù)幕钊麠U和缸體內(nèi)壁之間空間大可以布置稍大的螺紋孔）也很難拆下。建議適當(dāng)擴大壓蓋和缸體內(nèi)壁之間的配合間隙，讓壓蓋外徑和缸體內(nèi)壁配合間隙在0.3―0.5mm為宜，這樣當(dāng)活柱（活塞桿）承受側(cè)向力或彎矩時，由于防塵壓蓋和缸體之間的間隙小于導(dǎo)向套和外缸的配合間隙，則側(cè)向力或彎矩由導(dǎo)向套傳給外缸，而不會加在壓蓋上然后傳遞給外缸缸口薄弱的部位。

在液壓缸的維修中，對于半環(huán)式的，拆防塵壓蓋時，一般用的拆卸方法是用螺栓焊在壓蓋上然后在螺栓上施力，或是用工裝把螺栓卡在活柱或活塞桿上利用液壓力的作用帶出來，之后把螺栓割掉，把壓蓋磨平，這種拆卸方式很浪費人力和物力，而且在焊接的過程中很容易損壞活柱（活塞桿）、外缸體和壓蓋。對于現(xiàn)有的液壓缸，那些活塞桿和缸體內(nèi)壁空間大的可進(jìn)行如下改造，將壓蓋的2個螺紋孔加大至M10―M16，并加工成通孔，使通孔對準(zhǔn)在導(dǎo)向套上，平時用尼龍堵堵上，拆卸時擰掉呢絨堵，擰上螺栓，螺栓頂在導(dǎo)向套上后，交替擰2個螺栓，用螺栓螺紋的力量把壓蓋帶出來。對于液壓支架的立柱，活柱和缸體內(nèi)壁之間的空間小，布置不下較大的螺紋，把原壓蓋加長，縮短缸體半環(huán)槽到缸口的距離C（原設(shè)計C這段距離足夠大，適當(dāng)縮短這段距離不會影響缸體的強度，并且會減小拔防塵壓蓋的力），讓壓蓋伸出缸口一段距離，壓蓋的環(huán)形槽留出取彈簧卡的空間，這樣就留在缸口外部一個環(huán)形槽B，可以在環(huán)形槽上施力，或是做一個簡單的工裝卡在活柱上利用液壓力帶出壓蓋。為了取彈簧卡容易些，用窄彈簧卡比較好。半環(huán)處為了防塵，也可在壓蓋和三半環(huán)之間壓一個O形圈。這種壓蓋雖然加工比原結(jié)構(gòu)復(fù)雜些，伸出外缸約30 mm，外觀上稍差，但在拆卸時施力簡單方便，且不會損傷其他零部件，可大大提高立柱的拆卸工藝性。

對千斤頂也可做類似的改造，拆卸時可直接用尖錐等工具在環(huán)形槽上施力。立柱和千斤頂改造后可大量節(jié)省拆卸時間，并節(jié)省大量人力和物力。

4.半環(huán)的改進(jìn)

三半環(huán)或四半環(huán)式的液壓缸，有時使用后由于導(dǎo)向套對半環(huán)壓得比較緊，或是半環(huán)有些許變形時比較難取，有的千斤頂半環(huán)較小，上面的拆卸孔直徑一般僅有3 mm或更小，用挑針有時比較難取，假如在半環(huán)的頭部做一個65°左右的斜面，拆卸時用扁鏟或尖錐等工具很容易就可以從斜面處把半環(huán)剔出來，相對來說更容易取出。假如說改造后安裝時不如以前用挑針方便可以保留小孔。

5.鎖緊螺母式連接的活塞桿的改進(jìn)

在液壓支架的維設(shè)計中，大部分千斤頂?shù)幕钊突钊麠U的連接為螺紋聯(lián)接，一般用2個粗牙的對頂螺母防松，防松效果很差，一些螺紋在變載荷和液壓沖擊下防松失效，聯(lián)接松動，導(dǎo)致螺紋損壞，有的活塞從活塞桿上脫落并且把對頂螺母壓碎，有的螺紋損壞后活塞很難拆下，這些拆不下活塞的，由于活塞桿前端較大，導(dǎo)向套在活塞桿上無法拆掉，只能按報廢處理。建議該處聯(lián)接設(shè)計為細(xì)牙螺紋，并在連接處加一個防轉(zhuǎn)頂絲。即提高了防松效果還提高了聯(lián)結(jié)強度和耐沖擊性。

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第五篇：交流電動機調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計-本科論文(精)

XXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文電機交流調(diào)速軟件設(shè)計 學(xué)生姓名: 學(xué)生學(xué)號: 院(系: 年級專業(yè): 指導(dǎo)教師:教授 助理指導(dǎo)教師:副教授 二〇一一年六月

Xxx大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文摘要 摘要

本文主要介紹基于意法公司STM32處理器的三相交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計。詳細(xì)闡述異步電動機矢量控制系統(tǒng)和電壓空間矢量PWM(SVPWM調(diào)制技術(shù)原理及軟件實現(xiàn)。使用IAR公司的EWARM開發(fā)環(huán)境進(jìn)行C語言程序開發(fā),同時嵌入μcos-ii實時操作系統(tǒng),以提高系統(tǒng)的實時性。然后通過MATLAB/Simulink 軟件進(jìn)行仿真驗證。實驗及仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的三相交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩脈動小,輸出電流波形好,系統(tǒng)響應(yīng)速度快等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞三相異步電動機,矢量控制,SVPWM,STM32,μcos-ii實時操作系統(tǒng),MATLAB仿真

本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ABSTRACT 目錄 緒論 矢量控制的基本原理 電壓空間矢量PWM(SVPWM的基本原理 4 STM32簡介 μcos-ii實時操作系統(tǒng)簡介 基于STM32的μcos-ii實時操作系統(tǒng)移植 7 MATLAB/Simulink仿真軟件簡介 8 調(diào)速系統(tǒng)軟件實現(xiàn) 9 調(diào)速系統(tǒng)仿真模型及仿真 1 緒論

當(dāng)前,三相交流異步電動機已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域,其調(diào)速系統(tǒng)顯然成為應(yīng)用的關(guān)鍵,而調(diào)速系統(tǒng)的實現(xiàn)有很多種方式。20世紀(jì)70年代德國學(xué)者Blaschke等人提出了矢量控制方法。這種控制方法就是采用矢量變換使交流異步電機定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量之間實現(xiàn)解耦,交流異步電動機的磁通和轉(zhuǎn)矩分別進(jìn)行獨立控制,從而使交流異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)具有了直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點。因此,近幾年來得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

矢量控制采用脈寬調(diào)制(PWM技術(shù)控制輸出電壓,PWM技術(shù)主要有正弦PWM(SPWM、消除指定次數(shù)諧波的PWM(SHEPWM、電流滯環(huán)跟蹤PWM(CHBPWM、電壓空間矢量PWM(SVPWM等控制技術(shù)。其中經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波,并未顧及輸出電流的波形。而電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流,使之在正弦波附近變化,這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步。然而交流電動機需要輸入三相正弦電流的最終目標(biāo)是在電

動機空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場,從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩,這正是電壓空間矢量PWM(SVPWM控制技術(shù)的控制目標(biāo)。如此,SVPWM控制技術(shù)具有系統(tǒng)逆變器直流端母線電壓利用率高、開關(guān)損耗小、電動機轉(zhuǎn)矩波動小等優(yōu)越性能,應(yīng)用更為廣泛。

本文詳細(xì)闡述異步電動機矢量控制系統(tǒng)和電壓空間矢量PWM(SVPWM調(diào)制技術(shù)原理及基于意法公司STM32處理器的軟件實現(xiàn),同時嵌入μcos-ii實時操作系統(tǒng),以提高系統(tǒng)的實時性,然后通過MATLAB/Simulink軟件進(jìn)行仿真驗證。實驗及仿真結(jié)果表明,該設(shè)計的三相交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩脈動小,輸出電流波形好,系統(tǒng)響應(yīng)速度快等優(yōu)點。矢量控制的基本原理 2.1矢量控制的基本思路

通過坐標(biāo)變換,使異步電動機等效成直流電動機,模仿直流電動機的控制策略,得到直流電動機的控制量,然后經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,就能夠控制異步電動機。即通過坐標(biāo)變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)(VC 系統(tǒng)?；Y(jié)構(gòu)框圖如圖2-1。

2.2坐標(biāo)變換 2.2.1坐標(biāo)變換引出

由于異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型復(fù)雜,即是一個多變量(多輸入輸出,并且電壓(電流、磁通、轉(zhuǎn)速、頻率之間相互影響的高階、強耦合、非線性系統(tǒng),因此,要分析和求解這樣的數(shù)學(xué)模型所列的方程顯然是十分困難的。在實際應(yīng)用中必須設(shè)法予以簡化,而簡化的基本方法就是坐標(biāo)變換。

2.2.2坐標(biāo)變換的基本思路

坐標(biāo)變換的基本思路是能把異步電動機的物理模型等效的變換為類似直流電動機的模式,所依據(jù)的原則是:在不同的坐標(biāo)下所產(chǎn)生的磁動勢完全一樣。

首先看看直流電動機的物理模型,如圖2-1中所示。圖中F 為勵磁繞組,A 為電樞繞組,其中F 在定子上,A 在轉(zhuǎn)子上。這里把F 的軸線稱作d 軸,主磁通Ф的方向就是沿著d 軸的方向;A 的軸線則稱為q 軸,由于換向器電刷的作用,電刷兩側(cè)每條支路中導(dǎo)線的電流方向總是相同的,因此,電樞磁動勢的軸線始終被電刷限定在q 軸位置上,其效果好象一個在q 軸上靜止的繞組一樣,即電樞繞組。由此可描述直流電動機的物理模型是建立在兩個相互垂直的坐標(biāo)系上的,其中d 軸勵磁繞組A 的勵磁電流a i 決定主磁通Ф,而q 軸電樞繞組F 的電樞電流f i 在主磁通Ф下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,與主磁通Ф無關(guān)。

在交流電動機三相對稱的靜止繞組A、B、C 中,通以三相平衡的正弦電流A i ,B i ,C i 時,所產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢F ,它在空間呈正弦分布,以同步轉(zhuǎn)速 1 順著 A-B-C 的相序旋轉(zhuǎn)。其物理模型如圖2-2(a 所示。

依據(jù)坐標(biāo)變換的原則,要建立與直流電動機的物理模型等效的物理模型,可由下面的方法進(jìn)行坐標(biāo)變換:一是將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系(3/2變換,二是將兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(3s/2r 變換,如圖2-2。如

此得到與直流電動機的物理模型的等效的坐標(biāo)系。2.2.3坐標(biāo)變換之三相二相變換(2s/2r 變換

2s/2r 變換即二相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換,α、β軸為靜止的, d,q 軸是以轉(zhuǎn)速 1ω旋轉(zhuǎn)的,α軸與d 軸的夾角為?,根據(jù)文獻(xiàn)[8]知,(式2-4 ??????????????????????---=??????C B A β232302121132αi i i i i

????????????---=2323021211322/3C ??????? ?????????---=2321232110322/3C ?? ????=??

??????????-=??????q d s 2/r 2q d βαcos sin sin cos i i C i i i i ???? 則兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到二相靜止坐標(biāo)系的變換的變換陣為,(式2-5 由(式2-4兩邊左乘以變換陣的逆矩陣,可得(式2-6 則二相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換的變換陣為,(式2-7 2.3異步電動機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的數(shù)學(xué)模型 2.3.1磁鏈方程

在dq 坐標(biāo)系的磁鏈方程為,(式2-8 其中, —— dq 坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感;

—— dq 坐標(biāo)系定子等效兩相繞組的自感;——dq 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感;sd ψ、sq ψ、rd ψ、rq ψ分別表示d、q 軸上定子磁鏈,d、q 軸上轉(zhuǎn)子磁 鏈;??????-=????cos sin sin cos s 2/r 2C ??

??????????-=??????βαq d cos sin sin cos i i i i ??????????-=????cos sin sin cos r 2/s 2C ??????????????????????????=??????????????rq rd sq sd r m r m m s m s rq rd sq sd 00000000i i i i L L L L L L L L ψψψψr m r l L L L +=ms m 23L L =s m s l L L L += sd i、sq i、rd i、rq i 分別表示d、q 軸方向定子繞組電流,d、q 軸方向轉(zhuǎn)子繞組電流;2.3.2電壓方程

在dq 坐標(biāo)系的電壓方程為,(式2-9 其中, s R 為轉(zhuǎn)子內(nèi)電阻,r R 為定子內(nèi)電阻;1ω為同步角轉(zhuǎn)速,其等于定子頻率;s ω為轉(zhuǎn)差,ωωω-=1s ,ω為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速;sd u、sq u、rd u、rq u 分別表示d、q 軸方向定子繞組電壓,d、q 軸方向轉(zhuǎn)子繞組電壓。

2.3.3轉(zhuǎn)矩與運動方程 在dq 坐標(biāo)系的電轉(zhuǎn)矩方程為，(式2-10 運動方程為,(式2-11 2.3.4異步電動機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的狀態(tài)方程 由于鼠籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)部是短路的,故有 rd u = rq u = 0 ,由代數(shù)變換可知,其狀 態(tài)方程,即s r i--ψω狀態(tài)方程, ??????????????????????????+-+-+--+=??????????????rq rd sq sd r r r s m m s r s r r m 1m m m 1s s s 1m 1m s 1s s rq rd sq sd i i i i p L R L p L L L p L R L p L p L L p L R L L p L L p L R u u u u ωωωωωωωω(rq sd rd sq m p e i i i i L n T-=t n J T T d d p L e ω+=(式2-12(式2-13(式2-14(式2-15(式2-16 其中, ——電機漏磁系數(shù);——轉(zhuǎn)子電磁時間常數(shù)。2.4按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制 2.4.1按轉(zhuǎn)子定向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

現(xiàn)令d 軸沿著轉(zhuǎn)子總磁鏈?zhǔn)噶糠较?并稱之為M 軸,而q 軸再逆時針轉(zhuǎn)90°,即垂直于轉(zhuǎn)子總磁鏈?zhǔn)噶?稱之為T 軸。即有

r rm rd ψψψ==, 0==rt rq ψψ(式2-17 2.4.2按轉(zhuǎn)子定向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的狀態(tài)方程 轉(zhuǎn)矩方程為(式2-18 L p rq sd rd sq r m 2p(d d T J n i i JL L n t--=ψψωsd

r m rq 1rd r rd(1d d i T L T t +-+-=ψωωψψsq r m rd 1rq r rq(1d d i T L T t +---=ψωωψψs sd sq 1sd 2r s 2m r 2r s rq r s m rd r r s m sd d d L u i i L L L R L R L L L T L L L t i σωσωψσψσ+++-+=s sq sd 1sq 2r s 2m r 2r s rd r s m rd r r s m sq d d L u i i L L L R L R L L L T L L L t i σωσωψσψσ+-+--=r r r R L T =r s 2m 1L L L-=σr st r m p e ψi L L n T = 轉(zhuǎn)差方程為(式2-19 d、q 解耦方程(式2-19 2.4.3按轉(zhuǎn)子磁鏈模型(計算 ? 按轉(zhuǎn)子磁鏈模型如下圖圖2-3, 2.4.4按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制 矢量控制的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-4，r r st m s 1ψωωωT i L ==-sm r m r 1i p T L +=ψ 電壓空間矢量PWM(SVPWM的基本原理 4 STM32簡介

4.1基于CORTEX-M3內(nèi)核的STM32 CORTEX-M3是ARM公司最新推出的基于ARM v7體系架構(gòu)的處理器核,具有高性能、低成本、低功耗的特點,專門為嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計。ARM v7架構(gòu)采用了Thumb.2技術(shù)。保持了對現(xiàn)存ARM解決方案完整的代碼兼容性,比單純 ARM代碼少使用3l%的內(nèi)存,減少了系統(tǒng)開銷,同時能夠比Thumb技術(shù)高出38%的性能。在中斷處理方面,CORTEX-M3集成了嵌套向量中斷控制器 NVIC。NVIC可以配置 1~ 240 個帶有256個優(yōu)先級、8級搶占優(yōu)先權(quán)的物理中斷。同時,搶占(Pre-eruption、尾

鏈(Tail-chaining、遲到技術(shù)(Late-arriving的使用,大大縮短了異常事件的響應(yīng)事件。CORTEX-M3異常處理過程中由硬件自動保存和恢復(fù)處理器狀態(tài),進(jìn)一步縮短了中斷響應(yīng)時間,降低了軟件設(shè)計的復(fù)雜性。

STM32是意法公司基于CORTEX-M3內(nèi)核的一款高性能單片機,在具有與其它單片機相同功能的同時,在電機控制方面尤為突出,可產(chǎn)生高精度的可控6路PWM 波,其可設(shè)置死區(qū)時間與故障輸出保護(hù),并且設(shè)有正交編碼器速度反饋接口,實現(xiàn)高精度速度檢測。并且意法公司針對交流感應(yīng)電動機還專門設(shè)計了應(yīng)用程序庫,方便使用者二次開發(fā)。ARM是目前嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的 R I S C微處理器結(jié)構(gòu),它以低成本、低功耗、高性能等優(yōu)點占據(jù)了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

C o r t e x-M3內(nèi)核是 A R M新型 V 7架構(gòu)系列的微控制器版本,廣泛應(yīng)用于企業(yè)、汽車系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)和無線技術(shù)領(lǐng)域,特別在電機數(shù)字控制領(lǐng)域的性能尤為突出。

4.2STM32的高級定時器 4.2.1高級定時器的結(jié)構(gòu)圖 參考文獻(xiàn)[11],其結(jié)構(gòu)如下圖4-1, 4.2.2高精度PWM產(chǎn)生

時鐘可為APB總線頻率的2倍,最大72MHz,可提供13.8ns 定時精度。有邊沿或中心對稱模式,方便PWM波的結(jié)構(gòu)調(diào)整。在更新率倍頻模式,中心對稱模式下無精度損失,每個PWM周期可產(chǎn)生兩次中斷或DMA連續(xù)傳輸。

4.2.2高精度PWM管理

可編程的死區(qū)產(chǎn)生是其最大的特點,由8位寄存器控制死區(qū)時間,在時鐘為

72MHz時13.8ns 最大精度(從0 到14μs, 非線性。有專門的故障停機輸入控制,由關(guān)閉6路PWM輸出且發(fā)出中斷請求來實現(xiàn),且異步操作(無須時鐘同步,更適合實時控制。

4.3STM32的速度檢測

STM32可直接與增量式正交編碼器相連而無需外部邏輯電路,其中正交編碼器的第三個輸出口,可連至外部中斷口來觸發(fā)定時器的計數(shù)器復(fù)位。當(dāng)自動重載寄存器的值配置為正交編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的計數(shù)脈沖時,則計數(shù)器的值直接為轉(zhuǎn)子的角度/位置,非常方便速度檢測。

4.4STM32的ADC ADC轉(zhuǎn)換速度可達(dá)1MHZ,精度為達(dá)12位,采樣時間可編程(1.5-239.5個時鐘周期,最小采樣時間達(dá)107ns,滿足高性能異步電動機調(diào)速的采樣頻率要求。有多通道基于定時器的掃描采樣功能,且每個ADC通道可被來自定時器的6個事件觸發(fā),或由外部事件和軟件觸發(fā),由此可將ADC與定時器并聯(lián)控制,得到更好的調(diào)速性能。μcos-ii實時操作系統(tǒng)簡介

μC/OS-II是著名的源代碼公開的實時內(nèi)核,是一個完整的,易移植、易固化、易裁剪的占先式實時多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-II是用ANSI C編寫的,包含一小部分與微處理器類型相關(guān)的匯編語言代碼,使之可供不同架構(gòu)的微處理器使用。雖然μC/OS-II是在PC機上開發(fā)和測試的,但μC/OS-II的實際對象是嵌入式系統(tǒng),并且很容易移植到不同架構(gòu)的微處理器上。至今,從8位到64位,μC/OS-II已在超過40中不同架構(gòu)的微處理器上運行?；赟TM32的μcos-ii實時操作系統(tǒng)移植 7 MATLAB/Simulink仿真軟件簡介 8 調(diào)速系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

8.1調(diào)速系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)圖 調(diào)速系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)圖如圖8-1，磁場定向控制(FOC 軟件的流程圖如圖8-2, 8.2 9 調(diào)速系統(tǒng)仿真模型及仿真 電流采樣

(A i ,B i ,C i =得到相電流(αi ,βi = Clarke(A i ,B i ,C i(d i ,q i = Park(αi ,βi *d V = PID 調(diào)節(jié)(d i ,*d i *q V = PID 調(diào)節(jié)(q i ,*d i(q V ,d V = 飽和處理(*q V ,*d V(αV ,βV = 反Park(q V ,d V SVPWM(αV ,βV

結(jié) 束 結(jié)論

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