e5总线技术及其在航天测控中的应用探讨
指挥技术学院
学报
JOURNAL OF
INSTITUTE OF
COMMAND
AND TECHNOLOGY
1999年 第1期 No.1
1999
现场总线技术及其在航天测控系统中的应用
唐跃平 刘志勇 李咏强
摘 要 本文讨论了现场总线技术的特点、体系结构及各层的主要功能，对现场总线在航天测控领域中的应用进行了分析探讨。
关键词 现场总线;体系结构;航天测控
分类号 TP 336; TN 957.529
The Field Bus Technique and Its Application in the Field of Space
Tracking and Control
Tang Yueping Liu Zhiyong Li Yongqiang
(Institute of Command and Technology Department of Sergeant)
Abstract This paper introduces character of Field bus inbrief, expounds its structure and function, explores its application in the field of space tracking and control.
Key words Field bus; Structure; Space tracking
1 现场总线的产生
工业现场控制随着通信、微处理器、微电子学等技术的进步而不断地发展，从60年代至70年代采用两线制4 mA～20 mA标准信号，到80年代微处理器被嵌入到各种仪器设备中，而形成的分布式控制系统(DCS)，直至90年代初采用LAN组件及环型或总线型拓朴结构。但这些系统不是成本高，就是速率低;同时由于各公司都有各自的标准，不能互联。因而在80年代中期提出的现场总线的基础上，于1995年ISP和World FIP两大组织宣布合并，把IEC/ISP50(IEC国际电子技术委员会)标准作为统一标准的一部分，致力于推出国际上单一的现场总线网络标准，并成立了现场总线基金会(field bus foundation，简称FF)。现场总线基金会成立3年多来，有力地推动了现场总线的研究及产品的开发，其现场总线的物理层标准已获IEC的批准，目前低速总线H1已到了实用阶段，FF的数据链路层，应用层，用户层的标准也即将获得批准。
2 现场总线的概念
通常现场总线包括传感器执行总线(I/O总线)、设备总线(device bus)和过程现场总线(即狭义的现场总线)。根据IEC标准和FF的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
现场总线有如下技术特点:
2.1 是全数字化的现场通信网络
现场总线是用于过程控制自动化和实现现代化现场设备或现场仪表互联的现场数字通信网络，其传输抗干扰性强，测量精度高，能大大提高系统的性能。
2.2 是开放式互联网络
用户可以自由集成不同制造商的通信网络，通过网络对现场设备和功能块统一组态，把不同厂商的网络及设备有机地融为一体，以构成统一的现场总线控制系统(field bus control system 即FCS)。
2.3 成本低，易维护
所有现场设备直接通过一对传输线(现场总线)互联，一对传输线互联N台仪表，双向传输多个信号，大大地减少连线的数量，使得安装费用降低，工程周期缩短，易于维护。同时，该系统还有一突出的优点是具有广播式通信功能，可以在一点同时向多点发布同一信息。
2.4 增强系统的自治性，系统控制功能更加分散
智能化的现场设备可以完成许多先进的功能，包括部分控制功能，促使将简单的控制任务迁移到现场设备中来，使现场设备既有检测、变换功能，又有运算和控制功能，一机多用，节约了成本，使控制更加可靠、安全。
鉴于现场总线的上述特点，现场总线技术将有可能成为新一代航天测控设备互联的理想技术平台。
3 现场总线的体系结构及各层的主要功能
现场总线的结构体系是参照国际标准化组织(ISO)的开放系统互联协议(OSI)制定的，OSI共有7层，现场总线基金会(FF)提取其中3层形成现场总线的协议，其结构如图1所示;由其构成的现场总线体系结构模式如图2所示。
图1 OSI与现场总线开放互联模型的对应图2 现场总线体系结构模式
3.1 物理层
该层规定了现场总线的传输介质、传输速率、最大传输距离、拓朴结构及信号类型等。现场总线的传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤和电源线。现场总线的传输速率目前FF给出2种，即低速的H1总线和高速的H2总线，其中H1总线传输速率为31.25 kbps，传输距离为200 m～1 900 m，总线最多可串接4台中继器，每段节点数最多为32个。而H2总线，当其传输速率为1 Mbps，传输距离为750 m;当其传输速率为2.5 Mbps，传输距离为500 m，每段节点数最多为124个。H1为总线型结构或树型结构，
H2为总线型结构;H1与H2之间通过网桥互联。
3.2 数据链路层
现场总线的数据链路层可分为2种，即Basic Device和Link Master Device。Basic Device不能主动发起通信，只能接受查询;Link Master Device则可以在得到令牌时发起一次通信;每一个网段中都有一个特殊的Link Master Device，它能够调度本网络段各个设备的通信活动，称之为link activity scheduler(LAS);LAS通过调度表指示一个设备的发送周期数据，当没有周期性数据发送时，它循环地向所有Link Master Device发送非周期性数据的机会。此外，数据链路层还要完成两条总线之间通信的桥路连接管理。
数据链路层根据IEEE802.2和IEEE802.3标准又分为逻辑链路控制(logic link control 即LLC)和媒体访问控制(medium access control即MAC)。LLC提供帧接收滤波、超载通告和恢复管理等功能。MAC提供发送数据封装、发送媒体访问管理、发送数据解码、接受数据解码、接收媒体访问管理、接收数据拆装等功能。
3.3 应用层
应用层的主要任务是定义现场总线的命令、响应、数据和事件。应用层又分为2个子层，上面是现场总线报文规范FMS(field bus messaging specification)子层，为用户层提供服务;下面是现场总线访问子层FAS(field bus access sub-layer)子层，与数据链路连接。
FAS 提供3种类型的服务，发布/索取方式、客户机/服务器方式和报告分发方式，这3类服务方式被称为虚拟通信关系VCR(virtual communication relationship)。其发布/索取方式(publisher/subscriber)是数据由一个发布者广播到网络上，再由索取者接收;客户机/服务器方式(Client/Server)是由客户机向服务器发出请求，当服务器收到请求后，进行相应的处理与操作，然后向客户机返回一个应答;报告分发方式(report distribution)下，事件报告由“源”设备发送到网络上，由“收集器”设备收听。
FMS则规定了向应用进程(AP)对象提供的服务及报文格式，FMS通过调用VCR，在现场设备之间传送报文。
3.4 用户层
用户层是现场总线标准在OSI模型之外增加的一层，这就使该标准超过一项通信标准而成为一项系统标准的关键。用户层规定了一些标准的功能模块(function block)供用户组态构成系统;为支持不同厂商之间功能块的标准化和互操作性，FF定义了2个工具:即设备描述语言DDL(device description language)和对象字典OD(object dictionary)。应用时，由OD定义字典及其设备和其中功能块的目录信息，由DDL生成设备描述，这就使不同厂家的设备互操作成为可能。
4 现场总线在测控系统中的应用探讨
在现有航天测控系统中，其测控设备之间是通过集线器(HUB)进行互联，联接采用以太网(Ethernet);在设备之间不仅要传输测量、控制等数据，而且还要传输语音和图像等信息。尽管采用的都是较为成熟的技术，但还存在种种的缺陷。现行的测控站示意图如图3所示:
图3 采用以太网联接的测控站示意图
这是较为典型的星型结构，结构复杂，且造价昂贵。以太网在MAC子层采用了CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detect)协议，尽管控制方便，轻负载延迟小，但随着负载的增加，冲突碰撞的概率会以指数上升，其性能会明显下降。它的另一个重大缺点是无法控制广播信息:发布广播帧前，源站点发出一个“夺址请求帧”给所有站点，在网络中广播帧是时常出现的，当目的站点收到请求帧后，会发出一个对应的“夺址回复帧”，告诉自己的MAC地址，由于网络对广播帧无过滤作用，当广播帧发往所有站点时，所产生碰撞的概率更高;且当一个站点收到一个广播帧时，需花费一定的时间去处理，当多个广播帧产生时，网络的带宽会受到很大的负面影响，造成其效率下降。而现场总线能很好地克服这些缺陷。现有的测控设备一般都带有微处理器，具有一定的智能。为了充分发挥其功能，在它们之间若采用现场总线结构联接，不仅可保证测控所需传输的数据速率高，可靠性强，而且费用低廉。如下图所示:
图4 现场总线在测控系统中应用示意图
现场总线技术在测控系统中的应用，将是十分便利的。只要将现场总线的通信接口适配卡直接插在PC机的扩展槽上，就可以直接将数据及控制参数迅速传送给各测控设备;同时也可将各设备的数据传到PC机作进一步处理。
这里就现行测控系统互联使用的以太网(Ethernet)与现场总线(field bus)作一简单比较，就可看出现场总线的优越性。见表1。
表1 现场总线与以太网的比较
主要特征field bus ethernet
监视与控制能力强弱
可靠性与故障容限高高
实时响应性好中
实现成本极低中、高
与OSI的一致性差中、好
通信速率中高
对环境的要求低高
现场总线在航天测控系统的应用举例中，我们将时统信号也由现场总线传递，由于没有在实践中验证，其时统信号的精度保证上可能存在一定的问题，这有待于在今后的进一步研究中解决。
由于现场总线在国内的应用还处在起步阶段，我们的讨论也仅仅是初步的，但是现场总线技术在航天测控领域的应用将会得到迅速发展。
作者单位：指挥技术学院 士官系
第一作者： 男 1960年生 讲师 101416 北京
《参考文献》
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[3] 谷学敏. 航天无线电测控技术. 北京: 国防科工委指挥技术学院,1988
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[5] 严宣辉. 以太网多层交换技术分析与应用. 成都: 计算机应用研究, 1998.4
收稿日期: 1998-10-14
现场总线技术及其在航天测控中的应用探讨
作者：唐跃平， 刘志勇， 李咏强
作者单位：
刊名：
指挥技术学院学报
英文刊名：JOURNAL OF INSTITUTE OF COMMAND AND TECHNOLOGY
年，卷(期)：1999，(1)
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航天测控技术发展
航天测控技术发展综述 摘要随着世界航天活动的蓬勃发展，航天测控技术为了适应各类航天任务的要求也处于快速发展期。本文首先综合介绍了航天活动和测控技术的发展，列举了各典型航天活动；而后分别介绍了美国、俄罗斯、欧洲和我国的航天测控技术发展及现状，分析了各国的航天测控网的组建及发展，以及在航天活动中所起的作用，重点分析了我国的测控技术发展历程以及在未来的发展要求；最后，总结了未来的航天测控技术发展趋势，得出的结论为，天基和地基一体化测控通信系统是航天测控未来的毫无疑问的发展方向。 关键词航天任务测控技术地基天基 1 概述 自上世纪50年代首颗人造地球卫星发射成功以来，航天事业的发展在国民经济、国防建设中的作用日益突出。进入新世纪后,世界航天活动呈现蓬勃发展的新态势。世界上的主要航天国家纷纷制订航天发展目标和发展策略。如欧盟“伽利略”试验卫星进行在轨测试验证;美国GPS系统进行现代化和新一代卫星导航系统的规划以及以火星为代表的深空探测等；我国的航天事业也处于繁荣发展的时期：载人航天任务和“嫦娥”探月工程的成功设施、跟踪和数据中继卫星“天链一号”的发射、“北斗卫星”导航系统建设,标志着我国的空间活动已进入一个新阶段。这一切表明,空间已成为人类在新世纪积极开发与探索的重要领域。 航天测控为各类航天飞行器提供测控支持,贯穿整个航天任务过程,是航天工程中极为重要的环节。它的发展与航天任务同步进行,相辅相成,互相推动。随着航天任务的多样化，测控技术也随之发展。 2 国外航天测控技术的发展及现状 2.1 美国 美国作为目前世界上的航天强国，其测控技术也是发展最快最先进的。美国的航天测控网主要是美国国家航空航天局的航天测控和数据采集网。航天测控和数据采集网有用于地球轨道航天计划的航天跟踪和数据网和用于月球和行星探测的深空网两种。为这两个网传递各种信息的地面通信系统是综合通信网。航天跟踪和数据网是20世纪70年代初由卫星跟踪和数据采集网与载人航天网合并而成的，用于所有科学卫星、应用卫星和载人飞船的测控和数据采集。这个网的指挥控制中心设在戈达德航天中心。1983年后又增加了跟踪和数据中继卫星系统，它由两颗静止轨道上的跟踪和数据中继卫星与新墨西哥州的白沙地球站组成。它能对中、低轨道航天器进行连续跟踪测量和控制。深空网由控制中心和5个测控站组成，中心设在加利福尼亚州的喷气推进实验室(JPL)，测控站分别设在美国加利福尼亚州的戈尔德斯敦、澳大利亚的堪培拉和武麦拉、南非的约翰内斯堡以及西班牙的马德里。此外，美国还有一些规模较小的应用卫星专用网，如子午仪号导航卫星跟踪网、国际通信卫星跟踪网等。 2.2 俄罗斯 俄罗斯的航天测控技术主要继承和发展了前苏联的技术。俄罗斯航天测控网由航天控制中心、测控站(陆上固定测控站、海上测量船和测量飞机)、测控站协调中心、通信系统和时间统一系统组成。地面测控站主要设在原苏联境内。其中拜科努尔发射场首区的4个测控站、卡拉干达、萨雷沙甘靶场跟踪系统、巴尔瑙尔、叶尔塞斯克、乌兰乌德等测控站，配合拜科努尔发射场的发射指挥控制中心对发射段到入轨前的航天器进行跟踪监控。红色村、朱萨雷、科尔帕舍沃、乌兰乌德、乌苏里斯克和堪察加-彼得罗巴甫洛夫斯克等6个测控站，保障莫斯科近郊的航天指挥控制中心对入轨后的航天器进行指挥控制。另
航空航天类专业就业前景
提起航空航天，同学们可能马上会联想到飞机、人造地球卫星、运载火箭、卫星导航定位，或是“神舟”系列载人飞船，以及备受国人瞩目的“嫦娥一号”。人类自古就梦想探知太空的奥秘，嫦娥奔月、敦煌飞天等神话传说，无不反映出古人对宇宙的神往。我国明朝的万户手持大风筝飞天，成为世界上首个以身尝试用“火箭”飞行的人；1912年我国近代航空事业创始人冯如制成中国第一架飞机；2007年“嫦娥一号”绕月探测卫星成功发射……国人的飞天梦想一步步得以实现。像“神舟”系列飞船、“嫦娥一号”月球探测卫星这样举世瞩目的飞天计划，必将在国际航空航天舞台上大展风采。 航空航天技术是信息、能源、制造等综合性尖端技术的集合，是一个国家综合科技实力的象征和衡量标志，在国家的军事国防中起着中流砥柱的作用。近几年“神舟”系列载人飞船的成功飞行，以及我国首架具有自主知识产权的喷气式支线飞机ARJ21总装下线等，引发了人们对航空航天技术领域的极大关注，而航空航天类专业更是吸引了不少同学和家长的眼球，被同样怀揣飞天梦想的考生所追捧。 学科优势助推人才起飞 航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律，培养如何把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。从狭义上讲，航空航天类专业包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程、探测制导与控制技术等主体学科专业。然而，无论是飞机还是航天飞行器，都是综合科学技术的结晶，涉及材料、电子通讯设备、仪器仪表、遥控遥测、导航、遥感等诸方面。因此从广义上讲，材料科学与工程、电子信息工程、自动化、计算机、交通运输、质量与可靠性工程等都是航空航天技术不可或缺的学科专业。随着航空航天事业的迅猛发展，近年来又催生出航天运输与控制、遥感科学与技术等新兴专业。 航空航天类专业对同学们的要求是“厚基础、强能力，高素质、重创新”。同学们要学习和掌握航空航天技术的基础理论和知识，接受航空航天飞行器工程方面的系统训练，通过各种实践性教学环节，可具备坚实的理论基础，良好的实践能力和分析、解决问题的能力，以及创新能力。毕业生在数学、物理、力学、计算机等方面的基础比较扎实，在逻辑、分析、空间想象力、推理等思维上优势明显，知识面宽，适应力强，发展潜力大。本科毕业生考取研究生的比例很高，申请国外大学奖学金的成功率也较高。 有同学认为航空航天类专业就业覆盖面窄，如果毕业后不能进入航空航天类企业，就很难找到专业对口的工作。其实不然，航空航天高科技辐射国民经济各个部门，航空航天类专业扎实的工程技术理论与实践基础平台，促成了其拓展性宽、应用性强、适用面广的专业特点。可供毕业生选择的对口职业有很多，如飞行器设计、制造人员，科研机构研究人员，国防部门研究管理人员，各级政府部门负责航空航天相关工作的研究管理人员，民航企事业单位的技术管理人员等。毕业生不仅可从事航空航天等领域的设计、制造、研发、管理等工作，还可在民航、船舶、能源、交通、信息、轻工等其他国民经济领域施展才华，像微软、IBM、贝尔、方正、海尔等知名企业都曾纷纷到航空航天院校招贤纳才。很多民用部门也都点名要航空航天类专业的毕业生，认为他们基础扎实、学以致用。 ________________________________________ 行业繁荣点燃人才需求 航空航天科技工业是知识密集和技术密集的高技术领域，航空航天技术的广泛应用影响到政治、经济、军事、科技、文化及通信、气象、能源、探测等领域，成为社会进步的强大动力。从世界范围来看，航空航天科技工业是朝阳产业，在提升国家整体科技水平和综合国力方面起着龙头的作用。 我国经济的快速发展为航空航天工业提供了广阔的发展空间。国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，关于大型飞机、高分辨率对地观测系统、载人航天工程与
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现场总线技术及其应用研究论文
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电缆将现场设备（智能化、带有通信接口）连接，用数字化通信代替4-20mA/24VDC信号，完成现场设备控制、监测、远程参数化等功能。 （2）传统的现场级自动化监控系统采用一对一连线的、4-20mA/24VDC信号，信息量有限，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，使自控系统成为工厂中的"信息孤岛"，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。 （3）基于现场总线的自动化监控系统采用计算机数字化通信技术，使自控系统与设备加入工厂信息网络，构成企业信息网络底层，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。在CIMS系统中，现场总线是工厂计算机网络到现场级设备的延伸，是支撑现场级与车间级信息集成的技术基础。 第三章现场总线的种类 从20世纪90年代以后，现场总线技术得到了迅猛发展，出现了群雄并起、百家争鸣的局面。目前已开发出有40多种现场总线，如Interbus、Bitbus、DeviceNet、MODbus、Arcnet、
Lonworks总线及其应用
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2008-2-27 17:03:00 来源：
一、现场总线 现场总线是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的。 随着微处理器与计算机功能的不断增强和价 格的降低，计算机与计算机网络系统得到迅速发展。现场总线可实现整个企业的信息集成，实施综合自 动化，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产 现场与外界的信息交换。现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点 数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 迄今为止，比较成熟的并且比较有影响力的现场总线则有以下几种类型： 1.FF，2.Profibus，3.CAN，4.Lonworks，5.Devicenet，6.Interbus，7.WorldFIP，8.Swiftnet，9.P-net， https://www.360docs.net/doc/5d1170970.html,-link，11.AS-i，12.controllnet。 由于现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求， 设备一对一的分别进行连线的结构 形式。把原先 DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有 通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底 的分散控制。 现场总线系统在技术上具有以下特点： (1)系统具有开放性和互用性 通信协议遵从相同的标准，设备之间可以实现信息交换，用户可按自己的需要，把不同供应商的产 品组成开放互连的系统。 系统间、 设备间可以进行信息交换， 不同生产厂家的性能类似的设备可以互换。 (2)系统功能自治性 系统将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，现场设备可以完成 自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。 (3)系统具有分散性 现场总线构成的是一种全分散的控制系统结构，简化了系统结构，提高了可靠性。 (4)系统具有对环境的适应性 现场总线支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强的抗干扰能力，能采 用两线制实现供电和通信，并可以满足安全防爆的要求。 由于现场总线结构简化，不再需要 DCS 系统的信号调理、转换隔离等功能单元及其复杂的接线， 节省了硬件数量和投资。简单的连线设计，节省了安装费用。设备具有自诊断与简单故障处理能力，减 少了维护工作量。设备的互换性、智能化、数字化提高了系统的准确性和可靠性。还具有设计简单，易 于重构等优点。 下面本文对 Lonworks 总线和其技术特点及原理进行详细阐述： 1. Lonworks 总线及 Lonworks 系统特点 Lonworks 是由美国 Echelon 公司于 20 世纪 90 年代初推出的现场总线， 它采用 ISO/OSI 模型的全部 7 层通讯协议， 这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线， 在工业控制系统中可同时应用在 Sensor Bus、Device Bus、Field Bus 等任何一层总线中。它除了具有上面说提到的现场总线的公共的特点外， 另外，在一个 Lonworks 控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通
现代控制理论在航空航天中应用
现代控制理论在航空航天中应用 01111201 贺辉1120120003 现代控制理论研究对象为多输入、多输出系统，线性、定常或时变、离散系统。解决方法主要是状态空间法（时域方法）。航空航天技术的迅速发展离不开现代控制理论的不断完善。 比如在实现惯性导航系统的过程中，控制技术起到了至关重要的作用。平台系统依靠陀螺仪、稳定回路使台体稳定在惯性空间，而捷联系统中惯性仪表采用力反馈回路来实现角速度或加速度等信息的敏感。在平台系统的初始对准中，通过调平回路和方位对准回路分别实现水平对准和方位对准。上述过程的实现，都需要通过设计满足各种性能指标的控制器来实现。目前，随着控制技术的发展，科技工作者对一些新型的控制理论和方法在惯性导航系统中的应用进行了探索，目的是提高惯性导航系统的精度、鲁棒稳定性、可靠性、环境适应性以及满足小型化的需求。 另外，现代控制理论在飞行器轨道优化方面有着重要作用。飞行器的轨道优化与制导规律研究对飞行器设计至关重要。随着燃料的大量消耗，空间飞行器的质心、转动惯量都随之发生变化。飞行器弹道会受到极大的影响，这种情况下用经典理论精确控制几乎是不能满足设计要求的，因此要求控制系统的控制在控制手段上采用现代控制理论及控制技术。防空导弹的弹道优化与制导规律研究的目的是提高导弹的飞行性能，达到精确、有效地拦截目标。轨道优化与制导规律研究是根据给定的技术指标，建立飞行器的运动方程, 并选择主要设计参数, 构造传递函数, 运用现代控制理论及数学原理求解最优参数, 形成制导规律与相应的飞行器飞行轨道。飞行器按照优化的轨道飞行, 可以减轻其飞行质量, 提高飞行速度和可用过载, 缩短飞行时间等。在设计飞行器的初步方案论证阶段, 为了实现规定的技术指标, 需要预估飞行器的几何尺寸、质量、推力大小和气动外形, 然后进行轨道优化与制导规律设计。通过轨道优化与制导规律设计不断调整和确定上述各参数, 直到综合确定出合适的方案为止。因此, 飞行器的轨道优化与制导规律问题将关系到飞行器设计性能的好坏, 关系到能否完成用户所需的技术性能指标要求的问题。轨道优化与制导规律研究内容很广泛, 它与任务要求有关, 随着不同的要求, 给定不同的性能指标, 其结果和形式就不同。 轨道优化与制导规律研究这两方面的内容是紧密联系在一起的, 特别是防空导弹更是如此。防空导弹弹道优化涉及制导规律问题, 设计出良好的制导规律势必达到弹道优化设计的目的。防空导弹的飞行弹道优化问题, 一般可以对一组给定的初始条件和终端条件进行弹道优化, 可以用改变一组参变量求解目标函数, 形成满足预定的边界条件, 并命中目标的最优弹道;可以用改变自变量, 在受附加约束的条件下, 如导弹的质量、推力、气动外形等已确定, 可用过载受限制的条件下, 用改变飞行弹道角的制导规律, 寻求导弹飞行的最大射程,最大平均速度, 最大末速度, 最小燃料消耗量, 最短飞行时间;可以用产生开环控制函数或间断地改变控制参数来优化弹道等各式各样的弹道优化模式防空导弹的制导规律是描述导弹在向目标接近的整个过程中所应遵循的运动规律, 它与目标及导弹的运动参数有关, 它决定导弹的弹道特性及其相应的弹道参数。导弹按不同的制导规律制导, 飞行的弹道特性和运动参数是不同的。 导弹的制导规律有多种多样, 有的建立在早期经典理论和概念上, 有的建立在现代控制理论和对策理论的基础上。建立在早期经典理论的概念基础上的制导规律通常称为经典制导规律。经典制导规律包括三点法, 前置点或半前置点法, 预测命中点法, 速度追踪法, 姿态追踪法, 平行接近法, 比例导引法及其诸多的改进形式的制导规律。建立在现代控制理论和微
现场总线综述及应用实例.
现场总线技术综述 一.概述 现场总线控制系统技术是20 世纪80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的工业控制技术。现场总线控制系统（FCS）的出现引起了传统的PLC 和DCS控制系统基本结构的革命性变化。现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。尤其是20世纪90 年代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来，结合Internet 和Intranet 的迅猛发展，现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。现场总线控制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。 1.现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。一般的现场总线具有以下几个特点：（1）布线简单（2）开放性（3）实时性（4）可靠性2.现场总线的优点 由于现场总线以上的特点，特别是现场总线系统结构的简化，使控制系统的设计，安装，投运到正常生产运行以及检修维护，都体现出优越性。 1.节省硬件数量与投资， 2.节省安装费用 3.节省维护开销 4.用户具有高度的系统集成主动权 5.提高了系统的准确性与可靠性 3.现场总线的应用领域 目前现场总线技术的应用主要集中在冶金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山以及OEM用户等各个行业，同时还有道路无人监控、楼宇自动化、智能家居等新技术领域。
二．现场总线的标准 1.IEC61158的制定 1984年IEC提出现场总线国际标准的草案。1993年才通过了物理层的标准IEC1158-2,并且在数据链路层的投票过程中几经反复。 发展61158现场总线的本意是“排他的和联合的”，各自独立的“现场总线”将给用户带来许多头疼的技术问题，牺牲的是用户的利益。在现场总线领域里，德国派（ISP，Interoperable System Project,可互操作系统规划,是一个以Profibus 为基础制定的现场总线国际组织)和法国派（WORLD FIP）的对持十分激烈，互不相让，以至于IEC无法通过国际标准。1994年6月在国际上要求联合强烈的呼声和用户的压力下，ISP 和World FIP成立了FF(Fieldbus Foundation,现场总线基金会), 推出了FF现场总线。IEC投票的文本就是以FF为蓝本的方案。这是现场总线发展的主流方向。 由于FF的目标是致力于建立统一的国际标准，它的成立实质上意味着工业界将摒弃ISP（含PROFIBUS）和WORLD FIP。它的成立导致了德国派ISP 立即解散；法国派（WORLD FIP）已经明确表示不反对IEC的方案，并且可以友好地与IEC方案互联，甚至提出了与FF“无缝连接”方案；而剩下的德国派PROFIBUS因为与FF的方案和技术途径不同，过渡将是非常困难，因此强烈反对IEC方案以保住市场份额。但是PROFIBUS提出的技术理由仅仅是一些支节问题，于是一些评论认为它是出于商业利益的驱动去反对FF，国际上的现场总线之争已经演变成为PROFIBUS的德国派与以FF为代表的“联合派”竞争。有趣的是工业国家的大公司往往“脚踏几条船”加入各种现场总线以获得更多的商业 利益，如最能说明问题的是最主要的反对者西门子公司（PROFIBUS主要成员）也参加了FF。这种具有特殊意义事实已经说明了PROFIBUS要与FF对抗在技术上处于明显的劣势。 在现场总线国际标准IEC61158中，采用了一带七的类型，即： 类型1 原IEC61158技术报告（即FF －H1） 类型2 Control Net（美国Rockwell）公司支持 类型3 Profibus（德国SIEMENS公司支持） 类型4 P-Net（丹麦Process Data公司支持）
北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时测控技术
北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时 测控技术 成果简介 真空感应熔炼工艺一般由功率（kW）-时间（mi）的关系曲线进行控制，熔炼过程中工艺参数的确定一般都是凭借着操作经验，通常以一定大小的加热功率，一定的熔炼时间作为精炼工艺参数，但这对于熔炼过程的温度控制来说的不精确的。因为即使在一定的功率条件下，熔体的温度仍然可能发生变化，而只有当温度发生明显变化后，操作工人才会对加热功率进行手动的调节；显然，这种温度的调节方式是滞后的，且很容易出现温度波动太大的现象，无法保证精炼过程中温度的长时间稳定，无法保证熔炼合金质量的稳定性。而这种不稳定的变化最终也会对合金的熔炼效果产生影响。真空感应炉内的熔体温度难以在线连续实时监测，更无法实现自动控制。
目前在工业炉的应用中，常用的控温手段是使用热电偶进行测温，采用温控仪表或PLC接收温度信号并输出控制信号给电源以调整工业炉的功率大小，然而由于在金属熔炼的过程中，热电偶若长时间浸入合金液中，热电偶易熔入金属液中，造成测温无法继续进行。所以这种方法不适用于真空感应熔炼技术。而单独采用红外测温+PLC的控制方式，则只能测控熔体表面的温度数据，在长时间精炼的情况下，红外测温仪本身易受到真空感应炉内蒸汽与灰尘的污染，造成温度测量的偏差，另一方面，熔体表面的浮渣量也会随精炼过程的进行而逐渐变化，造成温度测温的偏差；这两个方面共同作用，会使单独采用红外测温仪无法对温度进行准确的测控。 针对上述问题，本项目开发了一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法，包括红外测温装置、可编程序逻辑控制器PLC、中频电源功率控制端口，可编程序逻辑控制器PLC连接中频电源功率控制端口，并根据预设的期望温度值控制真空感应炉的加热功率；红外测温装置对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行连续测量，热电偶对对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行不连续测量，并将测量的温度信号发送给可编程序逻辑控制器PLC；所述可编程序逻辑控制器PLC根据热电偶所测温度信号进行校准，对真空感应炉的加热功率进行调整。 技术特点 1、能够全过程实时监控并自动控制真空感应炉熔炼时的熔体温度，并可以对全过程各时间段的温度参数进行电子数据的记录，为制定合金的熔炼工艺参数提供依据；提高了生产效率，降低了工人的劳
cpu的三大总线
计算机中明白这三者的关系，我们就能很轻松理解计算的运行原理。 首先硬盘是我们存放大量数据的根源，他不会掉电丢失，内存的容量有限，但是读写速度快，但是他上面存放的数据掉电就会丢失。而cpu 才是我们的核心，任何代码的执行，文件的读写都必须经过cpu.并且他只能一次执行一条指令。那么我们怎么将海量的硬盘数据到cpu 上去解释执行的呢？ 首先，当系统启动时，内核（内存）会一次性从硬盘上读取大量的数据到内存上去存放（缓存），然后cpu 在从内存上一句一句的翻译执行，并将结果存放到内存中，当存放数据达到一定程度，在一次性搬回硬盘上，为什么cpu 不直接从硬盘读取，而用一个内存做中转呢？ 因为，cpu 他只是解释执行器，不能存放数据，他必须执行一句，在从别的地方搬运一句，这样速度很慢，更何况直接从硬盘上搬数据本来就很慢。这个时候内存就起作用了，内存可以一次性从硬盘上读写大量数据暂存到内存中，而内存的读写数度非常快，是硬盘的n 倍，因此cpu 直接从内存读写就增加了效率。 那为什么我们不将数据直接存放在内存上，这样比存到硬盘上不是更快么？ 因为内存本身的属性决定内存不能做的很大，存放数据有限，而且掉电数据就丢失。因此，必须将得到的数据存到硬盘上。 其次，内存与硬盘上的数据怎么进行交换的呢？在内存与数据之间有三大总线，用来控制cpu 和内存之间的数据读写，首先控制总线是用来决定数据是从内存到cpu ，还是从cpu 到内存(两者不能同时进行的原因是，cpu 同时只能处理一件事情)。数据总线是用来在内存中传递数据的。地址总线是用来告诉数据来自内存中的哪一个地址，该存放到哪一个单元的。 问题：一个32位的系统，内存最大不能超过多大呢？ 一根地址总线，在物理上只能表示两种状态，要么高电平，要么低电平。如果分别用这两个状态表示内存，也最多只能标记两个单元。32位的系统，有32根地址线，也就是最多 C P U 内 存 硬 盘 控制总线 数据总地址总线
现场总线技术的现状及其发展前景
现场总线综述 设计题目：现场总线技术的现状及其发展前景学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：+++ 班级：电气112 班 学号：11401170236 指导教师：邱雪娜 2014 年11 月17 日
现场总线技术的现状及其发展前景 +++ （宁波工程学院，电子与信息工程学院，浙江宁波 315000） 摘要：现场总线技术是自动化领域里的一项新技术。本文阐述了现场总线技术的产生与发展及各类现场总线技术的历史、现状及特点,最后展望了该技术的未来发展趋势。 关键词：现场总线；产生与发展；特点；发展趋势 Present situation and development prospect of Fieldbus Technology LI Gensheng （School of Electron and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315000 , China） Abstract: The fieldbus technology is a new technology in automatization. This paper expounds the origin and development of fieldbus technology and all kinds of history, present situation and characteristics of field bus technology, the future development trend of this technology are discussed. Key words：f ieldbus; generation and development; characteristic; the development trend 引言 现场总线控制系统技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化系统安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性引起人们的广泛注意，得到大范围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。随着计算机技术的发展，现场总线技术不断向数字化、微型化、个性化，专用化发展。现场总线技术的市场不断扩大，前景广阔。 1 现场总线的定义与特点 1.1现场总线技术的定义 从名词定义来讲，现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。数据的传输介质可以是电线电缆、光缆、电话线、无线电等等。通俗地讲，现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并联接线方式，从PLC控制各个电器元件，对应每一个元件有一个I/O口，两者之间需用两根线进行连接，作为控制和/或电源。当PLC所控制的电器元件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，容易搞错，施工和维护都十分不便。为此，人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起，用一根导线来连接所有设备，所有的数据和信号都在这根线上流通，同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根线自然而然地称为了总线，就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿现场，不同于计算机通常用于室内，所以这种总线被称为现场的总线，简称现场总线。 1.2现场总线的特点 现场总线技术实际上是采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号传输和连接方式的方法，它依次实现了控制层和现场总线设备层之间的数据传输，同时在保证传输实时
现场总线技术在电力自动化中的应用
现场总线技术在电力自动化中的应用 1、概述 现场总线（Fieldbus）是当前自动化领域的热门话题，被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，随着工业电网的日益复杂，人们对电网的安全要求也越来越高，现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 2、现场总线 现场总线是80年代末、90年代初国际上形成的，用于生产现场、在微机化测量控制设备之间的实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。 现场总线系统FCS称为第五代控制系统，人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DSC系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
2.1 特点 现场总线技术是计算机，网络通讯、超大规模集成电路、仪表和测试、过程控制和生产管理等现代高科技迅猛发展的综合产物，因此现场总线的内涵现在已远远不是指这一根通讯线或一种通讯标准。现场总线的控制系统在精度、可靠性、经济性等许多方面都要比传统的控制系统要优越得多，其主要特点如下。 A 系统的开放性。 传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通讯。在ＦＣＳ中, 工作站同时靠挂于现场总线和局域网两层网络，通过后者可以与其它计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，没有专利许可要求，实行技术共享。它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。 B 可操作性与互用性 不同厂家生产的DCS产品不能互换，要想更新技术和设备，只能全部更换。FCS可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。
航空航天领域中的振动测试
《航空测试系统》课程设计报告 课题：航空航天中的振动测试技术时间：2011年11月2日 目录
第一章引言 第二章振动测试的使用设备 第三章振动测试的方法及原理 第四章振动测试的分类 第五章振动传感器转换原理 第六章振动测试的发展与前景 第七章参考文献 第一章引言 一、进行“振动测试”的原因 为了确保飞行器能够适应太空环境，在奔赴发射场前，它们都需要经过一系列科学、严格、全面的“体检”。科技工作者常常采用各
种先进的测试手段，模仿飞行器从发射升空到太空飞行的各种环境，通过振动试验、噪声试验、真空热试验、泄复压试验等对其进行详细的“体检”，并对发现的各种问题进行分析与排查。 统揽世界各国的航空航天史，大多数的火箭发射失利，都是由于振动隐患引发了故障，只要能克服这个难题，就能保障火箭顺利升空。因为航天器发射时，需要巨大的推动力，但同时这巨大的力量也会产生巨大的振动，所谓“地动山摇”也不过如此了。因此航天器一定要能够经受住巨大的振动，才能保障不发生故障。 为了解决这一问题，人们需要在航天器发射前，对它进行振动测试，看看它是否能够经受的住巨大的振动所带来的破坏。 二、“振动测试”的基本内容 对航天器进行振动测试，有两方面需要考虑，这两方面也是航天器成功发射必须经受的两大考验。一是力学试验，包括几十万个零部件，也包括安装后的整体。如果航天器不能经受的住极端振动，那么很可能会在升空后出现发热、疲劳等故障。二是气象试验，太空气象环境和地球上并不一样，可能会极端恶劣复杂，因此航天器必须要经受气象试验。 第二章振动测试的使用设备 一、“振动台”简介 振动试验是贯穿整个航天器测试始末的，这还需要足够强大的振动仪器。电动式振动台是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率
测控总线大作业
测控总线课程考查 课程名称：测控总线课程编号：1213391 学分：2 学时32（4） 考核方式：考查 任课教师：杨银贤 所选题目：PXI总线及其在多路数据采集系统中的应用设计 学生班级：电科1101班 姓名：葛迎杰 学号：1101207106 淮阴工学院电子与电气工程学院 2013.11.12
考查目的：考查学生对测控总线基础知识的掌握程度及应用设计能力 考查方式：大作业或论文形式 考查要求： 1、选取以下任意一种总线：1）Can 总线；2）iCan总线；3）Lon总线；4）GPIB总线；5）CAMAC总线；6）VXI总线；7）PXI总线；8）Multibus总线；9）STD总线，10）其它工业测控总线，作为本次大作业（或论文）的总线考查对象。题目取为? ?中的应用设计。 ?总线及其在? 2、概括介绍该总线的概念，特点，通信原理、应用方法与技巧等相关知识。 3、以该总线为基础设计一个测控总线的应用实例，包括：1）自定义的设计指标，比如通信距离、通信路数、通信速率等；2）硬件电路设计（器件参数选择、原理图等）；3）软件设计（程序流程图，重要程序段代码等）。 4、总字数不得少于3000字；可打印（字体统一为宋体，小四，1.5倍行距）也可手写。 5、独立完成，不得抄袭；一经发现，所有相关同学成绩为零。 考查评分标准： 参加考查的学生需按时提交考查纸质文稿，根据考查要求中的各点规定完成质量情况对结果进行评分。考查成绩按优秀、良好、中等、及格、不及格五等级
评定。 1．成绩评定的主要依据 (1) 学生的学习态度，工作作风，独立工作能力。 (2) 大作业或者论文完成情况。 (3) 大作业或者论文的质量与规范性。 (4) 创新性。 2．评分标准 优秀： (1) 学生的工作态度认真，作风严谨，独立工作能力强。 (2) 思路清晰，方案选择合理，能圆满地完成考查要求的任务。 (3) 大作业或和论文内容完整，论述详尽，计算正确，层次分明，书写规范。 (4) 有一定的创新性。 良好： (1) 学生的工作态度认真，作风严谨，独立工作能力较强。 (2) 思路清晰，方案选择合理，能较好地完成考查要求的任务。 (3) 大作业或和论文内容完整，论述详尽，计算正确，层次分明，书写规范。中等： (1) 学生的工作态度认真，作风严谨，有一定的独立工作能力。 (2) 思路比较清晰，方案选择基本合理，基本完成考查要求的任务。 (3) 大作业或和论文内容完整，论述较详尽，计算基本正确，层次分明，书写较规范。 及格： (1) 学生的工作态度比较认真。 (2) 基本完成考查要求的任务。 (3) 大作业或和论文内容基本完整，书写较规范。 不及格： (1) 工作态度不端正，抄袭他人成果。 (2) 思路模糊，过程不清，方案选择不当，不能按时完成所规定的考查任务或大作业或者论文中存在重大原则性错误。
三坐标等测量设备在航空航天精密制造中的应用
三坐标等测量设备在航空航天精密制 造中的应用 今年上半年，中国实现宇航员太空行走，让世人看到了中国人几千年来征服月球的梦想即将实现；大飞机项目的实施，并将在2016年翱翔蓝天，使我们看到了中国屹立世界航空强国的希望将变为现实。这一切的巨大成就，都将印迹在中国的历史长河中。但是，我国航空航天事业的腾飞，离不开从事航空航天事业的每一名员工的成长和机床工具业的进步，航空航天事业的发展也是对我国金属加工业发展的有力见证。 航空航天产品质量优良的保证，必须要有一定的检测手段和标准，这就涉及到各种测量设备的应用了。众所周知，三坐标测量机是这个行业中的必备工具，那么，除了三坐标测量机外，还有哪些测量设备的应用比较广泛，工程师对测量设备在航空航天制造中的应用有什么见解？中国金属加工在线特别邀请了三位工程师与我们分享经验。 航空航天制造业与普通制造业有着巨大的区别，航空航天产品出现质量问题就会造成不可估量的后果，因此，测量设备的贡献是不可磨灭的。那么航空航天企业中应用到的测量设备有哪些，这些设备有什么特点？ 孟宪明：按航空航天型号产品的结构、用途和特点，除选择通用的检测设备外，应用在航空航天机械制造上的测量设备还很多。主要有三类： ①光学比较仪，它是一种精度较高的光学机械式计量仪器，在机械制造和仪器制造中有着广泛的应用，主要用于相对法测量。 ②数字影像测量仪（视频测量显微镜、CNC视频测量仪），能高效地检测各种形状复杂工件的轮廓和表面形状及尺寸、角度和位置，特别是精密零部件的微观检测与质量控制。 ③三坐标测量仪，是航空航天机械制造常用的测量设备，主要进行接触式测量，可以自动执行测量功能，具有高稳定性的测量系统，能够快速有效地完成通用检测，有效地提高检测效率，确保测量精度及稳定性，可替代工具显微镜和投影仪，具有系统分析和自动检测等功能。 》相关信息
电子技术中测控技术应用分析 陈泽斌
电子技术中测控技术应用分析陈泽斌 发表时间：2017-11-01T10:47:38.283Z 来源：《基层建设》2017年第21期作者：陈泽斌 [导读] 摘要：测控技术作为一门新兴的科学技术，融合了计算机、网络、通信、数据处理、光电等多方面的技术，是电子技术领域的重要内容 深圳市威尔电器有限公司广东深圳 518000 摘要：测控技术作为一门新兴的科学技术，融合了计算机、网络、通信、数据处理、光电等多方面的技术，是电子技术领域的重要内容，不论是在科研领域，还是在工业生产领域，都有着广泛的应用。随着科技的不断发展，测控技术呈现出了智能化、数字化、网络化的发展趋势，而且在电子通信、航空航天、农业生产、医药化工、智能交通等多个领域有了很好的发展，尤其是在工业自动化的发展背景下，测控技术在工业领域中的应用会更加广泛。本文将从现代测控技术的特点入手，探讨电子技术中测控技术中的运用。 关键词：电子技术；测控技术；应用分析 1导言 21世纪是一个科技的时代，各种高新技术层出不穷，而现代测控技术作为一门新兴的高科技技术，在这个大的技术环境下得到了飞速的发展。它的原身是测控、电子等学科同时结合现代计算机科学技术，逐步向智能化、虚拟化、网络化和远程化发展。现代测控技术有别于传统的测控技术，很大程度上依赖与计算机处理技术。同时，很强调动手能力和实践能力，通过将实地测控到的数据录入电脑，结合现代数据分析技术，处理并得出许多有用的信息，在速度和精准性上有很大的提高。现代测控技术在农业、工业和国防业等众多领域有着广泛的应用，并取得了重大的成功。特别是在工业生产领域中，现代测控技术结合现代无线技术、定位技术，为实际的工业生产提供了技术支持和交互支持，极大的改善了工业发展的环境，提高了生产效率。 2测控技术概述 测控技术是现代信息技术中包含的一种最为突出的技术类型，该项技术已经应用到了各行各业中。测控技术主要由以下五部分组成，分别为：一、控制器，它是测控技术中的核心组成部分，协调着整个系统的正常运行，相当于我们人体中的大脑部分，因此也是测控技术的指挥中心，该部分主要由计算机及单片机构成，每一个零件都十分重要；二、测控应用软件，由三个子部分共同组成，其中包括能够被执行的测控应用程序、功能接口应用程序以及仪器驱动器；三、程控设备，该项设备的主要作用是信息的存储和显示，如果测控技术中缺少该项设备就不能在第一时间将有用的信息传至控制器进行有关操作，因此程控设备在测控技术中也十分重要；四、总线与接口，它的主要作用就是将程控设备和控制器进行连接，保证通信线路的通畅，从而实现信息的快速传递；五、被测对象，对于该项组成部分，只要将相关的硬件接口与其相连接即可。测控系统中每一项组成部分都十分重要，要保证测控技术能够良好的应用，就要保证每一部分都能正常运行。 3测控技术的特点 随着现代科技的不断发展，测控技术也有了飞越的发展。国家投入了相当人力物力，使得测控技术正不断走向网络化、数字化、智能化、分布式化。 3.1网络化 随着计算机技术及通信技术的快速发展，测控技术通过与计算机技术、通信技术的结合，使测控技术走向网络化，更加方便快捷。除了计算机网络技术，测控还融合了传感器技术，使得网络化测控系统的组建变得十分方便。由于现代测控技术的发展不断完善，其应用也更加广泛，近年来已经应用到了通信、电子、航空航天、国防等领域。 3.2数字化 在信息发达的社会，测控技术的数字化是发展的必然结果。数字化的主要应用包括：信号数字化处理、通信数字化、传感器的数字化以及多媒体数字化等过程。其中，多媒体数字化应用于教学体系中相当成功，使老师授课更加形象生动；通信数字化应用于人们日常交流中，使沟通更加方便等。 3.3智能化 智能已经成为时代的主题，手机、机器人都离不开智能。假想测控系统中的仪器都是智能仪器，那么测控技术将更加精准、方便、人性化，功能也更加强大。由于人工智能和微电子技术的快速发展，仪器智能化已经得到大幅度发展，例如计算能力、计算方法以及计算精准性相比从前大大增强，对于工业发展来说更加有利。 3.4分布式化 分布式化作为测控技术的另一特点，是在微型计算机和网络技术的基础上发展起来的。在生产控制过程中，分布式的结构可以将测控系统的所有部分连接起来，实现测控系统的自动化管理、控制和测量，既提高了生产效率，也降低了人工测控成本。因此，分布式化测控技术为测控的今后发展打下了牢固的基础。 4电子技术中测控技术的应用 4.1远程测控技术 远程测控技术是测控技术的一个重要应用，由于诸多条件的限制，在实际生产的过程中往往无法直接在现场开展测控作业，此时就需要对于远程测控技术加以应用，比如说核电站监测以及石油输送，都可以通过对于远程测控技术的应用来有效地对其进行监控。同时利用专线远程测控，还更加有利于大型工程监测工作的开展。远程测控技术的一个重要基础就是无线通信，将无线通信技术和测控技术有效地结合起来，就能够有效地进行远程测控。 4.2虚拟仪器技术 由于当前测控技术和计算机技术结合非常紧密，所以使得虚拟仪器技术也成为了当前测控技术的一个重要应用，虚拟仪器技术是测试领域之中一种全新的技术，该项技术将现代测控技术和计算机网络技术更为有效地融合在了一起，从而使得现代科学仪器的应用范围大大地得以扩展，尤其是在许多的高科技领域之中，虚拟仪器技术发挥着非常重要的作用。比如说通过对于虚拟仪器技术的应用，当前科研人员能够对于秧苗的生长情况随时进行监测，又比如说通过对于虚拟仪器技术的应用，能够对于液力变矩器在不同压力以及不同转速情况下性能参数的变化情况加以监测。虚拟仪器技术是测控技术的一个重要应用，通过对于该技术的应用，能够为人们的生产生活带来更多的便