自定义测控分析系统

构建专属的测试控制分析系统平台

测控软件平台


测控软件配套DHDAS软件平台,是由东华测试自主开发,包括底层驱动程序、通讯协议等,集数据采集、自动控制、仿真以及多种工程应用与分析于一体。

平台采用模块化管理机制,使用更加简单便捷;自动识别系统参数、完全程控仪器量程、滤波及采样参数设置,完成信号的实时采集分析处理;实现虚拟仪器的功能、多功能模块化管理和“一键设定”式的操作。

主要特点

▪ 软件完全独立自主研发,完整的基础架构,完善的软件生态环境。

▪ 开放式的模块化软件平台架构,提供各种自控单元(如PID、状态观察、模糊规则、特征参数模型、反馈线性化以及基本数学运算),用户可通过图形化编辑构建被控对象的专属控制系统。

▪ 软件具备仿真功能,通过系统辨识实现被控系统建模,在搭建控制系统的过程中,可以随时对其进行虚拟控制,获取各个关键节点的过程数据,对控制系统进行全方位的预演评估。

▪ 通过简单的指令构建复杂的耐久性测试方案。运行测试流程,并监控试样上各种物理量的发展情况。

▪ 满足试验前期的各种准备工作。如传感器通道校准、获取结构耦合特性、控制器特性的各类仿真图谱分析、控制参数优化。

主要功能

控制执行操作平台

控制算法和参数通过上位机软件进行设置操作,设置完成并传送到相应的控制器硬件后,即可开始启动控制过程。

控制器硬件所需完成的工作,就是在各种扰动因素存在的情况下,快速准确地将被控对象的物理量控制到和控制目标值完全一致。而整个控制过程中,目标值的给定、人为干预指令的发送、控制实际数据的采集以及其他相关的测量数据的获取都可以在DHDAS软件的控制台界面上实现。

控制台上有系统中各个控制通道的树形列表,通过勾选,可以确定参与控制执行的控制器。

清晰明了的启动、暂停、结束按钮操作,使操作人员可以随时对控制的过程进行干预,在人工操作和自动控制之间快速切换。

控制器操作和数据采集操作集成在统一的图形平台上,控制过程中可以同步记录各种相关测点的数据。如:

▪ 各控制点控制目标的时间变化过程;

▪ 各控制点实际控制效果的时间变化过程(可与控制目标时间过程进行比较);

▪ 控制器内部控制算法中间变量的时间变化过程(可用于对控制器进行深度的测评和优化);

▪ 整个测控系统中采集的其他物理量的时间变化过程。

所有被记录的控制时间历程数据都可以和其他数据采集通道记录的时间波形等同处理,可以以分析模块中提供的滤波、频谱等信号处理单元进行数学处理,生成相应的图表和报表,以达到各种分析的目标。

 

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图形化构建控制算法功能

针对不同特征的被控对象,需要有相应的控制算法,才能保证系统的准确性、快速性和鲁棒性。但各种控制理论几乎都是建立在几种典型的数学模型基础上的,如经典控制理论建立在传递函数基础上,现代控制理论则是建立在系统的状态空间方程上。

DHDAS软件上可以将这些基本的系统描述数学单元封装起来,以图形化模块的形式供设计人员使用。软件具备图形化数据流功能,通过图形连线的方式实现各项信号处理的输入和输出。组装好的控制流程直接确认控制器底层算法的执行。控制过程中控制器独立运行,保证控制节律不受通信延迟等因素的影响。

 

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在软件中,提供以下类型的系统数学模块:【不限于这些单元】

名称

名词解释

比例

将输入数据按照乘以一定比例系数

求和

对不同通道的数据进行对等时间点求和或求差

延迟

按固定或可变的采样周期延迟输入信号

差分

计算在一个时间步长内的信号变化

微分

计算离散时间导数(微分)

积分

执行离散时间积分或累加

离散PID

模拟连续或离散时间的PID控制器

传递函数

提供传递函数Z域(离散)的多项式形式或零极点形式,用户可编辑,在硬件底层以适宜的差分方程进行数据计算

矩阵计算

将多个信号同一时刻数据点组成向量,并与一个矩阵进行乘法计算,得到另一个向量

控制输出单元

一个线性变换运算单元,其输出可与硬件输出通道绑定

谱特征控制单元

以信号频谱逼近目标谱为控制目的的专用模块

在系统编辑图形工作区中通过拖拽、移动、连线和参数对话框等常规的图形化软件操作方式,可以建立起从输入、反馈到输出各环节完整的控制器系统。

 

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因为经典、现代理论所涉及的实用控制算法都可以以这些基本单元进行构建,所以具有高度的灵活性。针对一些常见的控制场景,软件还将以上的基本单元进行封装,直接提供给用户几种成熟的算法组合。

以图形化元素的方式提供采集单元、控制器单元的选择和参数编辑软件,无需输入复杂命令,通过上位机软件传递控制参数文件到控制器硬件,完成硬件配置。

 

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可视化时间历程设置与任务管理

提供整个系统各个控制回路的控制计划时间表图形化编辑功能,对开关量输出的控制可生成状态转移图表,对定量控制的控制点提供图形化的控制目标时间历程图编辑功能。

 

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可统一协调管理各点控制动作和目标值,控制过程启动后,按照时间过程准确下放指令到控制器硬件,保证控制流程自动高效准确地执行。此外也可手动输入调节幅度值以实现精确调节。

在实际控制过程中,为了保证目标值切换过程中的平稳性,软件还提供斜坡、Logistic、双曲正切函数、1/4正弦过渡等多种平滑方式。

在状态转移图表和时间历程图表基础上,提供专业的模板,遵循各个相关行业标准,提供载荷谱、控制计划、试验大纲的自动生成功能并对其进行合理性检验和提示,更方便,更严谨。

控制仿真分析功能

软件具备仿真功能,可实现被控系统的数学建模,该模型可通过先验知识及预试验数据进行系统辨识,保证与真实被控对象具有相同的动态特性。在搭建控制系统的过程中,可以随时对该模型进行虚拟控制仿真,获取不同参数配置下各个关键测控点的过程数据,对控制系统进行全方位的预演评估,保证系统整定的效率和质量。

 

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信号处理分析功能

▪ 图谱展示: 趋势图、波形图、X-Y 记录仪、频谱图、棒图、仪表盘、数字表、表格、图片、模型、视频、报警日历、状态统计

▪ 幅值域分析: 统计分析、幅值分析

▪ 时域分析: 微积分、数字滤波、相关分析、虚拟计算、曲线拟合、重采样、协方差分析

▪ 频域分析: 频谱分析(自功率谱、自功率谱密度、互功率谱密度)、倒谱分析、逆谱分析、选带细化谱分析、频域微积分、倍频程分析、频响分析

▪ 声学分析: 声压分析、声强分析、声功率分析、声品质分析、声源定位

▪ 模态分析: 测力法模态、不测力法模态、纯模态、时域ODS、频域ODS

▪ 包络分析: 包络波形、包络谱

▪ 阶次分析: 整周期波形图、阶次谱、轴心轨迹、振动列表、极坐标、伯德图、轴心位置图、级联图、瀑布图

▪ 工程应用: 应变花计算、材料特性计算、残余应力计算、扭矩分析、轴功率分析、扭振分析、雨流计数、疲劳分析、小波分析、TPA 传递路径分析、冲击波性检测等

二次开发

测控系统软硬件均由东华测试自主开发,包括底层驱动程序、通讯协议等,集数据采集、信号处理以及多种工程应用与分析功能,可自动识别系统参数、完全程控仪器量程、滤波及采样参数设置,完成信号的实时采集分析处理。平台采用最新的插件式软件架构,软件功能模块化管理机制,基于C#进行开发,具有高度的实时性与灵活性。提供封装好的控制程序开发库,方便用户在此基础上修改和调用,实现用户自己的控制程序。

 

提供标准的底层动态库接口,以DLL动态库的形式实现,具备与语言、平台无关的特性,协议接口通用性强,完美支持Labview、C++、C#、Visual Basic、Delphi、C++Builder等多种编译语言,用户可以直接基于底层动态库自行开发上层应用软件,实现仪器控制以及数据获取。

 

提供标准插件式开发接口和模板,用户利用插件模板可自行开发数据处理方法、视图窗口和工程应用算法等插件,无缝集成到软件平台中,并可与其它用户共享;

 

软件平台提供标准的第三方数据软件接口协议,支持TCP/IP、OPC、MQTT、HTTP以及用户自定义接口协议等。用户可以直接利用数据接口实时获取DHDAS软件平台实时采集与处理分析的数据,用于用户自主开发的软件或其他第三方分析软件的处理与分析。

 

提供标准的外部调用接口,用户可自己编程调用软件各部分功能和界面。


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