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NI-PCI6221是一款低价位多功能M系列数据采集板卡,具有单端16路/差分8路模拟输入,分辨率高达16bit,采样速率为250KS/s,输入最小电压范围为±200mV,最大电压范围为±10V,板上自带4095字节内存.
2系统软件设计
2.1系统功能设计软件设计是整个系统设计的核心,软件设计部分采用层次化和模块化思想,将整个系统划分分若干模块,模块化的程序结构不但使整个系统清晰明了,而且方便进行程序维护.基于LabVIEW的数据采集系统软件结构如图2所示.该系统软件部分包含了系统启动、用户登录、系统菜单、数据采集、数据处理、数据回放6个功能模块.
2.2系统界面设计本文针对6个功能模块分别开发了相应的界面.
2.2.1系统启动界面系统启动界面如图3所示.它包含了简单个人信息,绿色横条是系统启动条,显示启动进度,系统100%加载成功后,单击进入登录界面按钮可以跳转到用户登录界面,单击退出启动界面按钮则直接退出系统.
2.2.2用户登录界面用户登录界面如图4所示.它要求输入用户名和密码,功能是进行身份认证,认证通过后显示登录成功,一旦登录成功会自动进入到系统菜单界面,如果不能通过认证,只能通过退出按钮来退出系统.
2.2.3系统菜单界面系统菜单界面如图5所示.它由一列按钮构成,菜单程序运行后按钮被激活,分别单击数据采集、数据处理、数据回放按钮可跳转到对应界面,单击退出按钮返回到菜单按钮被激活前状态.
2.2.4数据采集界面数据采集界面如图6所示.它模拟实现了两路信号的采集,一路是电压信号,一路是温度信号.信号选择开关用于进行信号选择,通过信号选择开关既可以采集单路信号数据,也可以同时采集双路信号数据.针对温度信号设计了温度表盘,可精确显示温度值,另外还设定了温度下限和上限值,将温度限定在一个范围内,一旦超出这个范围,报警指示灯就会亮起来.数据采集界面包含了一些基本参数设置,此外还有返回和暂停两个按钮,单击暂停按钮,系统暂停连续采集数据,暂停中状态表现为数据信息停留在某一刻,单击返回按钮,可返回至系统菜单界面.李琳芳等院基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计
2.2.5数据处理界面数据处理界面如图7所示.它包含了电压和温度两路信号,对电压信号分别进行了滤波、频谱分析、峰值压缩,对温度信号进行了均值压缩.此外还有温度表盘、一列选择开关、系统参数配置信息、暂停和返回按钮.滤波处理是信号处理中常用的一种手段,对于滤波处理,观察图7,可发现滤波后的电压信号清晰平滑,便于观察.频谱分析主要是求出信号的频域描述,有助于更全面地认知信号信息,进行信号特征提取.根据奈奎斯特准则,信号带宽小于采样频率的1/2,便能防止出现频谱混叠现象,恢复出原始信号,本文设置采样频率为1000Hz.观察图7发现电压幅度谱主要集中在0~50Hz,这是因为在实际工程中,为了恢复出高保真信号,要求信号带宽小于采样频率的1/10,加之软件仿真环境理想,因此信号幅度谱主要处于50Hz频段内.压缩采样是利用算法在保留信号信息的同时进行压缩处理,压缩处理可缩减数据体积,有利于传输.本文对电压信号进行了峰值压缩,对温度信号进行了均值压缩,设置压缩因子均为10,即对于电压信号,每10个采样值中标记出最大值,对于温度信号,每10个采样值中标记出平均值.电压信号峰值压缩后方便获取峰值信息,温度信号均值压缩后方便获取平均温度.
2.2.6数据回放界面数据回放界面如图8所示.可以读取之前存储的数据,实现数据再现.通过文件路径找到之前数据所在位置,并通过选择开关按钮选择回放的信号,接着运行系统回放程序,便可观察回放的数据.数据回放界面包含了电压和温度两路信号的回放,回放的数据结果以波形和表格数值两种形式呈现.观察图8发现在电压和温度波形始端有段空白区域,这是由于之前存储的文件中包含一些非数值的说明信息,是不能够被读取的.
3小结
多路视频数据实时采集的软件实现
常永亮(飞行试验研究院测试所陕西西安710089)
【摘要】介绍了视频数据的采集、多路视频数据间的切换、视频数据的保存及基于C/S结构的实时视频数据传输与显示,在对四路飞行视频数据进行实时采集的运行时,各项需求已达到要求。
【关键词】视频数据、Divx编码、RTP/RTCP协议、TCP/UDP协议、媒体流、帧
1引言
随着信息技术的不断发展,人们将计算机技术引入视频采集、视频处理领域,用计算机处理视频信息和用数字传输视频数据在很多领域已有广泛的应用,在我们的飞机试飞中也被大量的应用。
视频图像采集的方法较多,基本可分为2大类:数字信号采集和模拟信号采集。前者采用图像采集芯片组完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新;除了要对采集模式进行设定外,主处理器不参与采集过程,我们只要在相应的帧存储器地址取出采集到的视频数据即可得到相应的视频数据,这种方法,无论在功能、性能、可靠性、速度等各方面都得到了显著的提高,但成本高。后者采用通用视频A/D转换器实现图像的采集,其特点是数据采集占用CPU的时间,对处理器的速度要求高,成本低、易于实现,能够满足某些图像采集系统的需要。
此系统要求每秒采最大25帧(设为可调),客户端实时显示最大25帧(设为可调),保存为MPEG4格式,画面要求为最大分辩率为1024X768。
多路视频实时采集使用的是VisionRGB-PRO卡(英国Datapath公司),此卡可同时实时采集两路视频数据,基本达到了本系统的要求,再用一台VGA矩阵切换器将前端数据源的四路视频数据进行人为切换采集。
2硬件环境的构建(硬件框架)
图一系统硬件框架图
上图为整个采集系统的硬件框架。
此采集系统主要实现对前端四路视频数据的人为切换式实时采集,在服务器端可同时采集和储存两路视频数据(在此只用一个视频采集卡),也可以一次只采集一路视频数据,再经网络实时传输到客户端显示,服务器端也实时显示所采集的视频。
在进行视频切换方面可在服务器端或客户端自行切换,在服务器端可通过串行口操作VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换,在客户端可通过网络-服务器程序相应模块-串行口-VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换。
3软件实现概述
3.1服务器端的实现
图二服务器端程序流程图
上图为服务器端实时采集视频的程序流程图。视频数据量较大,这就要求视频数据处理系统具有实时采集,大容量存储和实时处理的特点。在服务器端的实现是整个系统的关键,在此也承担了大量的工作,因此对软件和硬件方面要求也很高就成为必然。
软件要实现对视频数据的实时采集(最多两路)、控制视频接口、把视频数据实时编码保存并发送到多个客户端。以上就是要在服务器上实现的主要功能。
在采集方面最主要的是要有实时性,在此以事件驱动的方法从端口获取数据,采集到视频数据流在桌面显示的同时再编码保存,视频采集的数据要经软件的相应模块将其设为位图型式的视频帧,以利于在服务器端的显示和编码保存,在此采用Divx编码,Divx编码后形成以帧为格式的MPEG4流。Divx解码也是以帧的格式解压,因此有利于向客户端发送数据时以帧为单位发送视频数据流。
此处用到Divx编码就不得不把Divx编码作简要的介绍。
DivX由DivXNetworks公司开发的,即为我们通常所说的DVDrip格式,它采用了MPEG4的压缩算法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术,也就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的视频图像进行高质量压缩,同时用MP3或AC3对音频进行压缩,然后再将视频与音频合成并加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之一。这种编码对机器的要求也不高,所以DivX视频编码技术可以说是一种对DVD造成威胁最大的新生视频压缩格式,实际上Divx=(视频)MPEG4+(音频)MP3。
媒体流分为四个流:视频流、音频流、文本流、MIDI流,用视频卡采集的是两路视频流,保存时每路视频流多加了一个文本流,文本流主要应客户要求加入的服务器时间和一些人为输入的文本信息,在记录两个媒体流时一般有两种记录方法,在此采用的是将视频流和文本流记到一个文件中的方式,这样有利于文件以后的保存和查阅。
在采集软件实现方面主要应用了相应的SDK(Softwaredevelopmentkit)和API(应用编程接口),还可用VFW(VideoforWindows)。但后一种方法实现简单单路视频采集卡可以,对于多路视频的采集用第一种方法更加灵活,但实现比第二种复杂的多。在服务器实现软件方面主要有以下几大块:一是采集;二是保存;三是向客户端发送;四是串口的通行;五图像的形成;六是桌面显示;七是对图像亮度、颜色、位置等的调整;采集通道、采样率、采集时间的选择;等等。
在服务器端各方面协调工作是关键,程序启动首先默认上次设定的视频采集卡通道,如有视频数据就显示、保存,如果没有视频数据就等待,如果要调整视频采集卡通道可用串口给VGA矩阵切换器发送相应的命令让VGA矩阵切换器进行相应的输入输出通道切换。也可经客户端经网络到服务器串口到VGA矩阵切换器进行VGA矩阵切换器相应的输入输出通道切换(在后面介绍客户端时再介绍)。每次切换后将自动保存原视频文件,如切换后有视频数据将自动重新生成一个新的视频文件。
在服务器桌面显示的画面是没经任何编码处理的,但网络传输和保存的视频数据是经Divx编码的,这样有力的减轻了网络间传输和服务器的负担。
用局域网实时传输视频数据已在一些领域大量的应用,局域网以有线局域网居多,因为有线局域网技术成熟、传输速度快,但是长时间传输大量视频数据时也会引起传输速率不稳定,引起数据堵塞,会导致视频传输的质量大幅度下降,容易引起画面的重影、抖动、花屏、延迟等现象。
为了在局域网上有效的、高质量的实时传输媒体流,需要多种技术的支持,包括网络传输层协议的选择、编(解)码技术,网络传输层质量控制技术等等。
实时传输协议RTP是针对Internet上多媒体数据流的一个传输协议,实时传输控制协议RTCP负责管理传输质量在当前应用进程之间交换控制信息,RTP/RTCP协议只适合服务器端和客户端相对动态的实时多媒体数据流传输。但是,对于图像采集速度固定的实时视频采集,有时会引起采集的数据来不及压缩而直接丢弃而达不到实时的要求,所以没有采用RTP/RTCP协议,而是从发送端出发,实时判断网络状况,采用暂停发送的控制策略进行实时传输。
网络传输层质量控制技术采用的是TCP/UDP协议,UDP是一种不可靠的、无连接的协议,UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。它不提供检错和纠错功能,一旦网络出现堵塞时,大量的数据报文会丢失。对于Divx编解码技术,是以帧为单位进行编解码的,分为关键帧和非关键帧。在传输过程中,由于压缩率比较高,只要一帧中错一比特位,将影响其后的更多的比特位,直接造成图像的模糊、花屏等现象。只有等到下一次关键帧的到来才有可能恢复图像的清晰。为了保证传输的正确性,自己需要在应用层制定协议。如此一来,只能选择使用TCP来进行网络通信,TCP的目的是提供可靠的数据传输,并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时,负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。再辅助以暂停发送的控制策略,较好的解决局域网中实时视频传输容易引起的重影、抖动、花屏的问题。
为了达到视频传输的实时性,总的思想是最少的发送冗余信息,最大程度上发送最新的视频。
在服务器端视频采集采用从VisionRGB视频采集卡捕获视频图像,得到的是位图型式的视频帧,然后用Divx编码进行压缩,通过Winsock实现压缩后的视频数据在局域网中的实时传输,在客户端接收完的数据交给Divx解码器解压,最后实现视频显示。如图三所示:
图三网络间传输流程图
如果局域网通信速率很高且状态稳定,则进行实时视频传输就可以达到非常好的效果。但是在网络出现异常时会导致数据传输率不稳定或明显下降,造成发送端数据积压。此时就要采取一定的策略来控制发送端(服务器端),以达到实时性的要求,暂停发送策略很好的解决了这一现象。使用此策略有时会有丢帧的现象(100M局域网没有发现丢帧现象),但就客户端的要求是满足的,在服务器端的采集、显示、保存不受暂停发送策略的影响,也就是不会有丢帧的现象,虽然应用了暂停发送策略,但已经能够满足在客户端实时监控需求了。
3.2客户端的实现
在上面讲服务器端的实现时已经大概讲到客户端的实现,因为只要把服务器端实现好客户端实现难点就小的多。如图四所示:
图四客户端程序流程图
在客户端也可以自行选择要采集的通道,但对服务器端的采样率等都不能通过客户端进行设置,实现客户端时主要是要实时监听和服务器网络连接状态和判断接受的视频数据是否正常是否启用暂停发送策略等。每秒接收的帧数可自行调节,但不能大于服务器端每秒采集的帧数。
在客户端还要实时Divx解码,如果不解码就无法显示,Divx解码速度是完全可以达到实时显示的要求。Divx解码和显示在不同的两个线程中实现的,这样做主要是为了显示流畅。可以在两个不同客户端显示两个不同的视频通道采集的数据。
4结论
本系统作为电视跟踪系统的一部分,负责多路视频数据的实时采集、存储和视频编解码算法的实现、基于C/S结构的实时视频数据传输显示,在通过各种测试后在试运行期间已达到本系统的预期要求,本系统还支持事后的视频回放。
本系统的开发难点和重点在服务器端,服务器端的开发直接影响到整个系统开发。
参考文献
[1]《Windows核心编程》Microsoft公司〔美〕著
扫描志愿者的人体尺寸基于中国标准化研究院2009年进行的中国成年人人体尺寸测量结果,该测量的样本容量为3,000人,年龄跨度为18~70岁,测量项目共计161项。该志愿者的尺寸选择参照与测量结果中的中国成年人男性50百分位的尺寸,由于志愿者很难达到每一项都完全符合50百分位,因此着重考虑其中6项,即身高、体重、胸围、腰围、臀围及肩峰宽,该6项较为重要的人体尺寸的2009年中国标准化研究院最新测量结果以及目前最新的所公布的1988年中国成年人人体尺寸数据见表1。
2志愿者扫描
CT的全称为computedtomography,即电子计算机断层扫描,最早起源于1967年,由Hounsfield设计研发。CT扫描的基本原理是人体内各组织器官对X射线具有不同的透过与吸收比,基于该透过与吸收比通过高灵敏度的相关仪器进行测量,然后通过电子计算机保存所测量的数据并进行相关处理,即可得到所测量的组织或器官的断面图像。CT扫描对生物医学中复杂结构重建可以提供良好的断面成像。以中国标准化研究院2009年的人体尺寸测量结果为目标,选择了一名身体各器官、骨骼等组织均无病变及相关病史且符合中国成年人男性50百分位尺寸的健康男性志愿者作为CT扫描对象。志愿者各项人体尺寸的测量方法与标准化研究院的尺寸测量方法一致,具体参考GB5703-2010《人体测量方法》[2]与GJB4856《中国男性飞行员人体尺寸测量》[3],但由于缺乏专业的测量设备,因此只能按照相关的测量方法(如图1所示)大致进行尺寸测量。经过实地测量,该志愿者的主要6项人体尺寸与2009年中国标准化研究院所测量的中国成年人男性50百分位、45百分位及55百分位的尺寸对比如图2所示,可知该志愿者的主要6项尺寸与中国成年人男性50百分位尺寸均较为符合。CT扫描如图3所示,所使用的机器为美国通用多螺旋CT机,型号为LightSpeedVCT,扫描的具体参数为:管电压120kV,管电流10mA,层厚0.625mm,层间距0.625mm,床速78.74mm/sec。全身CT扫描共计1,529张断层图像,以DICOM格式存储,DICOM是美国国家电气制造商协会制定的医学图像储存与交换的标准格式,相比于CT扫描的胶片,DICOM格式的图像更加清晰、储存更加便捷,且所有像素点的坐标均可保证准确无误[4]。图4为具有代表性的志愿者CT扫描断层图像。通过CT扫描的断层图像对于胸腹部内脏等器官组织的建模较难实现,还需借助于MRI磁共振成像扫描。MRI磁共振成像是用于检查身体解剖学及生理学的医用图像技术,利用磁场及无线电波来对身体进行成像,可以更清晰地重现内脏及韧带等组织器官。对该志愿者进行d胸腹部内脏的MRI扫描如图5所示,扫描仪器型号为SIEMENSMAGNETOMAera1.5T,层厚为1.5mm。
3提取扫描点云数据
将CT及MRI扫描的DICOM数据导入医学影响处理软件Mimics中,通过阈值分割,基于骨骼、内脏等在扫描图像中的不同灰度值可分别进行提取,提取的点云数据可用于三维CAD几何建模。图6为基于该CT扫描的胸腹部骨骼的三维重建点云模型示例。
4结语
目前,适用于短距离的无线通信技术大致有蓝牙技术、ZigBee技术及Wifi技术。相比较而立,ZigBee技术以其功耗低、结构简单、性价比高、扩展简便及安全可靠等优点成为构建WSN的最佳选择。本设计采用ZigBee技术,以Ad-Hoc方式构成的无线网络,整个网络采用簇-树状拓扑结构。每一个结点采用CC2530芯片作为微处理器。CC2530的引脚端口与传感器相连,形成数据采集的终端。
2数据采集系统总体架构设计
配电网数据采集系统主要包括三个基本模块:底层数据采集模块、数据传输模块和数据存储管理模块,具体结构如图3所示。底层数据采集模块由CC2530所带的电流、电压、温度、湿度、红外、振动等传感器组成,这些传感器所采集的数据经CC2530中的8051单片机简单处理后传至数据传输模块。数据传输模块由ZigBee路由器结点组成,这一部分也由CC2530芯片担当。这些路由器结点组成树状网络,形成数据上传至汇总结点的通道。数据存储与管理模块由ZigBee协调器与PC机组成,Zig-Bee协调器由CC2530担当,与PC机用USB线进行连接,串口进行数据通信。PC机接收数据后对数据进行进一步的存储与处理。PC上安装有网卡,形成与Internet网的连接端口,从而满足远程监控的需要。
3数据采集模块随机干扰的滤波设计
在无线传感网进行数据采集的过程中,测量通道中串入随机干扰是不可避免的。随机干扰的出现会引起测量误差,对远程的监控不利。因此,采取某种手段对采集数据进行滤波是保证采集数据准确性的前提。常用的数字滤波算法有算术平均滤波、加权平均滤波、中位值滤波、限值滤波等方法,本设计采用基于中位值滤波方法的中位值平均滤波方法。通常中位值滤波是对采集信号进行排序,取位于中间的数据作为一次的采样数据。这种方法对高频干扰和低频干扰都有一定的滤除效果,但是对于某些变化快速的采集数据,如电流、电压、振动等,不宜采用中位置滤波。中位值平均滤波方法是在中位值排序的基础上,将最大和最小的数据去掉,然后将剩余的数据进行平均,最终将平均值作为一次采样数据。因此无论对于缓慢变化的信号,还是对快速变化的信号,都能取得良好的滤波效果。
4总结
关键词:USB;数据采集;EZ-USBFX2;GPIF
1引言
现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高。目前比较通用的是在PC或工控机内安装数据采集卡(如A/D卡及422、485卡)。但这些数据采集设备存在以下缺陷:安装麻烦、价格昂贵、受计算机插槽数量、地址、中断资源的限制,可扩展性差,同时在一些电磁干扰性强的测试现场,可能无法专门对其作电磁屏蔽,从而导致采集的数据失真。
传统的外设与主机的通讯接口一般是基于PCI总线、ISA总线或者是RS-232C串行总线。PCI总线虽然具有较高的传输速度(132Mbps),并支持“即插即用”功能,但其缺点是插拔麻烦,且扩展槽有限(一般为5~6个),ISA总线显然存在同样的问题。RS-232C串行总线虽然连结简单,但其传输速度慢(56kbps),且主机的串口数目也有限。
通用串行总线(UniversalSerialBus,简称USB)是1995年康柏、微软、IBM、DEC等公司为了解决传统总线的不足,而推出的一种新型串行通信标准。该总线接口具有安装方便、高带宽、易扩展等优点,已经逐渐成为现代数据传输的发展趋势。基于USB的数据采集系统充分利用USB总线的上述优点,有效地解决了传统数据采集系统的缺陷。USB的规范能针对不同的性能价格比要求提供不同的选择,以满足不同的系统和部件及相应不同的功能,从而给使用带来极大方便。
2系统介绍
2.1数据采集系统的结构与功能
常见的数据采集系统的硬件总体结构如图1所示。其中数据采集接口卡是硬件部分的核心,它包括A/D转换器、微控制器、USB通信接口等。
在高速数据采集系统中由于现场输入信号是高频模拟信号,因而信号的变化范围都比较大如果采用单一的增益放大那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程所以必须根据信号的变化相应地调整放大器的增益。在自动化程度较高的系统中希望能够在程序中用软件控制放大器的增益AD8321正是这样一种具有增益可编程功能的芯片。AD8321是美国AD公司生产的一种增益可编程线性驱动器。它具有频带宽、噪声低、增益可编程且易于与单片机进行串行通信等优点,十分适合在数据采集系统中做前置放大。
经过调理后的信号可送入模/数变换器(ADC)进行A/D变换。笔者选用的ADC是TLC5540,它是一种高速8位模拟数字转换器,能以高达每秒40M的采样速率进行转换,由于采用半闪速结构和CMOS工艺制造,因此功耗和成本很低。其75MHz(典型值)的模拟输入带宽使该器件成为欠采样应用的良好选择。该器件带有内部电阻,可用于从5V电源产生2V满度的基准电压,以减少外部元件数。数字输出置于高阻方式。它仅需要5V电源工作,可由USB总线供电。
由于数据采集接口卡是硬件部分的核心,因此应选择能适用USB协议的合适芯片。EZ-USBFX2是一种USB2.0集成微控制器。它的内部集成了USB2.0收发器、串行接口引擎(SIE)、增强的8051微控制器和一个可编程的串行接口。其主要特性如下:
带有加强的8051内核性能,可达到标准8051的5~10倍,且与标准8051的指令完全兼容;
集成度高,芯片内部集成有微处理器、RAM、SIE(串行接口引擎)等多个功能模块,从而减少了多个芯片接口部分需要时序配合的麻烦;
采用软配置,在外设未通过USB接口接到PC机之前,外设上的固件存储在PC上;而一旦外设连接到PC机上,PC则先询问外设是“谁”(即读设备描述符),然后将该外设的固件下载到芯片的RAM中,这个过程叫做再枚举。这样,在开发过程中,当固件需要修改时,可以先在PC机上修改好,然后再下载到芯片中;
具有易用的软件开发工具,该芯片开发系统的驱动程序和固件的开发和调试相互独立,可加快开发的速度。
图2USB接口示意图
2.2方案选择
FX2有三种可用的接口模式:端口、GPIF主控和从FIFO。
在“端口”模式下,所有I/O引脚都可作为8051的通用I/O口。
在“从FIFO”模式下,外部逻辑或外部处理器直接与FX2端点FIFO相连。在这种模式下,GPIF不被激活,因为外部逻辑可直接控制FIFO。这种模式下,外部主控端既可以是异步方式,也可以是同步方式,并可以为FX2接口提供自己的独立时钟。
“GPIF主控”接口模式使用PORTB和PORTD构成通向四个FX2端点FIFO(EP2EP4EP6和EP8)的16位数据接口。GPIF作为内部的主控制器与FIFO直接相连,并产生用户可编程的控制信号与外部接口进行通信。同时,GPIF还可以通过RDY引脚采样外部信号并等待外部事件。由于GPIF的运行速度比FIFO快得多,因此其时序信号具有很好的编程分辨率。另外,GPIF既可以使用内部时钟,也可以使用外部时钟。故此,笔者选择了GPIF模式。
高速数据采集卡的设计存在两大难点:一是模拟信号的A/D高速转换;二是变换后数据的高速存储及提取。对于第一个问题,由于制造ADC的技术不断进步,这个问题已经得到解决。而对于第二个问题,一般的数据采集系统是将A/D转换后的数据先存储在外部数据存储器中,然后再对其进行处理。对于高速数据采集而言,这种方式将严重影响采集速度,且存储值也会受到很大限制。而改进方案是将A/D转换后的数据直接送至计算机内存,这样,采集速度将大大提高,而且可存储大量数据,以便于下一步的处理。
为了解决同步问题,可以由CPLD产生同步时钟信号提供给ADC和FX2。在本数据采集系统的设计中,CPLD同时还可用于产生不同的控制信号,以便对采样进行实时控制。CPLD是复杂可编程逻辑器件,它包括可编程逻辑宏单元、可编程I/O单元和可编程内部连线。由于CPLD的内部资源丰富,因而可广泛应用在数据采集、自动控制、通讯等各个领域。在本系统的设计中,笔者选用的CPLD是Lattice公司的ispLSI1016。图2所示是其整个USB接口卡的硬件电路图。
3系统软件设计
该系统软件主要包括USB设备驱动程序、设备固件和应用程序。
3.1设备固件(Firmware)设计
设备固件是设备运行的核心,可采用汇编语言或C语言设计。其主要功能是控制CY7C68013接收并处理USB驱动程序的请求(如请求设备描述符、请求或设置设备状态,请求或设置设备接口等USB2.0标准请求)、控制芯片CY7C68013接收应用程序的控制指令、控制A/D模块的数据采集、通过CY7C68013缓存数据并实时上传至PC等。
即使外部逻辑或内置的普通可编程接口(GPIF)在没有CPU的任何干涉下能够通过四个大的端点FIFO来处理高速宽带数据,固件还是有如下固定的工作:
配置端点;
通过控制端点零来响应主机请求;
控制和监测GPIF的活动;
利用USART处理所有的特殊请求任务,如计时器、中断、I/O引脚等。
3.2USB设备驱动程序开发
USB系统驱动程序采用分层结构模型分别为较高级的USB设备驱动程序和较低级的USB函数层。其中USB函数层由两部分组成:较高级的通用串行总线驱动程序模块(USBD)和较低级的主控制器驱动程序模块(HCD)。
在上述USB分层模块中,USB函数层(USBD及HCD)由Windows提供,负责管理USB设备驱动程序和USB控制器之间的通信;加载及卸载USB驱动程序;与USB设备通用端点(endpoint)建立通信并执行设备配置、数据与USB协议框架和打包格式的双向转换任务。目前Windows提供有多种USB设备驱动程序,但并不针对实时数据采集设备,因此需采用DDK开发工具来设计专用的USB设备驱动程序。该设备驱动程序应由初始化模块、即插即用管理模块、电源管理模块以及I/O功能等四个模块来实现。
初始化模块可提供一个DriverEntry入口点以执行大量的初始化函数。
即插即用管理模块用来实现USB设备的热插拔及动态配置。当硬件检测到USB设备接入时,Windows查找相应的驱动程序,并调用它的DriverEn-try例程,同时告诉它添加了一个设备;然后,驱动程序为USB设备建立一个FDO(功能设备对象)。在此处理过程中,驱动程序收到一个IRPMNSTARTDE-VICE的IRP,在它之中包括有设备的资源信息。至此,设备被正确配置,驱动程序开始与硬件进行对话。当然,在设备运行过程中,如果设备状态发生变化(拔除、暂停等),PnP管理器也同样发出相应的IRP,以便由驱动程序进行相应的处理。
电源管理模块负责设备的挂起与唤醒。
I/O功能实现模块可完成I/O请求的大部分工作。当应用程序提出I/O请求时,它将调用Win32API函数DeviceIoControl向设备发出命令,然后由I/O管理器构造一个IRP并设置其MajorFunction.域为IRPMJDEVICECONTROL。在USB设备驱动程序收到该IRP后它将取出其中的控制码并利用一个开关语句查找对应的程序入口。
3.3应用程序设计
应用程序设计由两个部分组成:动态链接库和应用程序。动态链接库负责与内核态的USB功能驱动程序通信并接收应用程序的各种操作请求,而应用程序则负责对所采集的数据进行实时显示、分析和存盘。
动态链接库的工作原理如下:当它收到应用程序开始采样的请求后,首先创建两个线程:采样线程和显示存盘线程。采样线程负责将采样数据写到应用程序提交的内存;而显示存盘线程则负责给应用程序发送显示和存盘消息。当应用程序接收到此消息后,便从它提交的内存中读取数据并显示和存盘。要注意的是:采样线程和显示存盘线程在读写应用程序提交内存时要保持同步。
PC机或工控机应用程序是数据实时采集系统的中心可采用Labview编程。它是当今国际上唯一的编译型图形化编程语言,其特点如下:
(1)能完成对固体表面速度的实时测量;
(2)主介面与多重窗口结合可完成数据连续采集、实时统计分析、系统参数设置、信号波形显示、被测参数输出等综合系统功能。
(3)能充分利用Labview开发平台和WINDOWS视窗所提供的良好操作环境集曲线、图形、数据于一体可准确描述过程参数的变化。
图3所示是用高速数据采集系统采集通过Lab-view显示的一个波形实例,其输入信号是一个频率为5MHz的正弦波。
关键词:数据采集,J2ME,TC65,GPRS
0引言
无线数据采集目前广泛应用在电力自动抄表、水文气象监测、工业数据采集、交通、安防等领域的应用越来越广泛,传统的无线数据采集终端多采用GSM网络收发短信来实现数据无线传输,随着GPRS网络的发展,基于GPRS网络的数据传输终端也开始得到大量应用。
为此本文设计了基于TC65的GPRS远程无线数据采集终端,采用 ATmega128单片机来采集数据,Siemens公司的TC65 GPRS无线通信模块来实现数据远程传输。
1GPRS和J2ME概述
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称,是通过在现有GSM系统硬件的基础上增加了SGSN(GPRS服务支持结点),GGSN(GPRS网关支持结点),PCU(分组控制单元)三个主要的组件,通过软件升级来实现。它采用了分组交换的传输模式,用户只有在发送或接收数据期间才独占无线信道,从而大大提高了资源的利用率。GPRS网络传输速率高,可以提供115Kbit/s的传输速率,GSM只有9.6kbit/s。由于GPRS网络,只有在发送或接收数据时才占用信道,可以按流量或包月等方式来收取,大大降低了数据传输的成本。GPRS支持因特网上应用最广泛的IP协议和X.25协议,能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入,方便用户组网需要。
J2ME(Java 2 Platform,Micro Edition),又称为Java微型版,是Sun公司专门为满足移动终端设备而设计的。Java技术具有开放性、安全性和跨平台性的优点,不同设备厂商的设备可以更好兼容。
在工业控制中利用J2ME技术,不但可以实现嵌入式环境中基于服务级的互操作,而且可以使系统灵活可靠,降低开发难度,与传统的开发手段相比:
1)有利于节省开发成本。
2)易于开发维护,可以根据需要及时对终端的软件系统进行远程升级维护。
3)代码重用,通过Java虚拟机可以产生一种结构中立的目标文件,可以在多种设备上运行,实现了“一次编程,到处可用” 。论文参考网。
2数据终端硬件设计
2.1系统的整体构成
2.2数据采集终端设计
数据采集主要通过单片机来实现。单片机选用ATmega128。ATMEGA128是AVR8位RISC系列微控制器,工作频率最快可达到16MHZ,有两个USART口,53个通用I/O口,128K的内置FLASH存储器,在设计上采用低功耗的CMOS技术,并在软件上有效地支持C高级语言,能够作为嵌入式操作系统的嵌入式处理器。
数据通过RS485总线,经过RS485/232转换,将数据传送至单片机ATMEGA128,ATMEGA128再将数据通过RS232串口0传送到无线通信模块,由无线通信模块进行打包处理后,通过GPRS网络进行数据传输。
2.3数据传输终端设计
数据传输通过TC65模块实现。TC65模块是Siemens公司设计的一款基于GSM/GPRS引擎的无线通信模块,主要工作于900MHZ和1800MHZ两种频率。带有十个通用接口,两个串口以及语音模块,为用户提供了1.7MBFlash和400KBRAM,内置JAVA虚拟机和TCP/IP协议栈,通过J2ME平台进行软件设计,通过TCP/IP协议传输采集数据,可通过OTA(OverTheAir)进行远程软件升级。
电源电路图如图2所示:
TC65模块工作的电压范围是+3.2—4.5V,在数据通信的过程中它还会产生2A的峰值电流,会产生0.35的电压损失,所以电源电压一般选用典型值3.8V。LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路,能够输出3A 的驱动电流,输出电压
==3.8V
TC65的基带处理器集成了符合ISO8716 IC卡标准的SIM接口,可以通过板到板连接器连到外部SIM卡座,其硬件连接电路图如图3所示:
TC65作为一个DCE使用,ASC0为8线串行接口,是TC65模块AT指令控制接口,同时也是Java程序下载接口。在Java运行模式下ASC0作为RS-232接口可进行程序调试。系统采用了MAX3237E芯片来实现电平的转换。
3数据采集终端软件设计
数据采集终端软件设计主要从两个方面来考虑:仪表数据采集和数据通过突出TC65GPRS远程无线网路发送到监控中心。
3.1数据采集终端软件设计
ATmega128串口USART1负责采集数据,并将数据进行打包,通过串口USART0传输到TC65数据传输模块。
开始采集数据时,通过TC65发送指令,ATmega128根据接收到的指令将数据发送到TC65,然后通GPRS网络发送到远程监控中心。论文参考网。程序部分代码如下:
void ringrx()
{
unsigned char tr; unsigned char i;
for(i=0;i<16;i++)
{
if(rx_counter0>1)
{
if(getchar()=='T')
{
if(getchar()=='I')
{
tr=PINA; tr&=0x07;
printf('ATE0 '); printf('ATH ');
printf('AT+CMGR=1 ');
readdata();
…
}; };
};
};
}
3.2 TC65数据传输终端软件设计
TC65数据传输终端将数据通过GPRS网络传送到服务器,服务器端通过Internet访问远程采集到的数据。在小批量数据采集应用,例如无线监控系统中,可以将数据传送到个人手机,实现实时监控。此时手机可以直接发送短信控制TC65无线模块。论文参考网。因此TC65数据传输终端软件设计充分利用JAVA多线程的特点,根据终端功能设计要求及软件程序设计需要,程序包括以下几个线程:短信息处理线程、数据采集线程、GPRS通信线程。
TC65数据传输终端主程序流程图如图4所示:
短信息处理程序负责实现对TC65远程控制;数据采集线程负责将ATmega128采集的数据存储到TC65指定缓冲区;GPRS通信线程负责将缓冲区数据发送到监控中心服务器,主要包括GPRS网络连接和收发数据。
TC65无线通信模块在进行数据通信的时候要遵循TCP/IP协议,IP层和网络接入层是通过PPP协议来实现。GPRS通信线程流程图如图5所示:
TC65数据传输终端通过PPP协议实现GPRS网络连接,可以一直在线,连接成功获取IP地址后就可以和服务器端通过HTTPS实现数据通信。
4结束语
本文提出了基于TC65的GPRS远程无线数据数据传输终端设计。结合了J2ME和GPRS网络的特点,系统适用性强,而且运营成本也比较低,适合我国的基本国情,将在远程无线通信领域得到大量应用。
参考文献
[1] 毛诗柱.基于J2ME的GPRS远程无线自动抄表的研究 [D].广州:广东工业大学,2007.
[2]张小玮.J2ME无线平台应用开发[M].北京:清华大学出版社,2004.
[3]TC65 Cellular Engine Hardware InterfaceDescription. Siemens Corporation.2005.
[4]徐敏.GSM/GPRS无线数据通信终端技术的研究与实现[D].上海:华东师范大学,2004.
[5]AT Command set for TC65. Siemens Corporation.2005.
[6] TC65 HardwareInterface Description, Version 02.000.siemens 2006
关键词:虚拟仪器,力传感器,标定
1 引言
力传感器是目前广泛使用的传感器,在长期使用过程中,由于使用环境、本身结构的变化,需要对其进行标定,以此保证测量的精度。近年来,随着虚拟仪器技术的出现和发展,越来越多的技术人员开始基于该技术来开发自动化测量设备。博士论文,标定。虚拟仪器是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向[1]。而在众多的虚拟仪器开发平台中,美国国家仪器公司(NI)的LabVIEW应用最为广泛。本文主要介绍了基于LabVIEW的力传感器标定程序的设计。
2 标定的原理
所谓标定(或现场校准)[2]就是指用相对标准的量来确定测试系统电输出量与物理输入量之间的函数关系的过程。标定是测试中极其重要的一环。标定除了能够确定输入量和输出量之间的函数关系之外,还可以最大限度地消除测量系统中的系统误差。
传感器的校准采用静态的方法,即在静态标准条件下,采用一定标准等级(其精度等级为被较传感器的3~5倍)的校准设备,对传感器重复(不少于3次)进行全量程逐级加载和卸载测试,获得各次校准数据,以确定传感器的静态基本性能指标和精度的过程。为简化系统的设计,此处标准量采用砝码加载的方式获得。
3 系统组成
3.1硬件组成
系统的硬件组成如图1所示:
图1 系统硬件组成
由图可以看出,系统主要包括计算机、力传感器,数据采集卡、接线盒等。本系统中,力传感器采用电阻应变式压力传感器,四个应变片采用全桥的工作方式。数据采集卡采用NI公司的PCI-6221,该采集卡的主要参数如下:它具有16个模拟输入端口,2个模拟输出端口,24个数字输入输出端口,采样速率最高可达到250kS/s。接线盒采用NI公司的SC-2345,此接线盒直接与数据采集卡相连,接线盒上有SCC信号调理模块插座。SCC模块是NI公司提供的信号调理模块,其上面包含信号调理电路,可以将传感器处采集的信号转换成适合数据采集卡读取的信号。本系统所用的SCC模块为SCC-SG04,此模块适用于连接采用全桥工作方式的电阻应变式压力传感器。
3.2软件组成
本系统软件基于LabVIEW 8.2来开发。LabVIEW是一种图形化的编程语言。博士论文,标定。博士论文,标定。与其他开发工具不同,用LabVIEW编程的过程不是写代码,而是画“流程图”。这样可以使用户从烦琐的程序设计中解放出来,而将注意力集中在测量等物理问题本身。它主要针对各个领域的工程技术人员而设计,非计算机专业人员[1]。博士论文,标定。
因为所用的力传感器属于应变式电阻传感器,其电阻变化率与应变可以保持很好的线性关系,即输入与输出量之间呈线性关系,所以可以用一条直线对校准数据进行拟合。此直线就称为拟合直线,所求得的方程为拟合方程。图2所示为传感器标定程序的采样页面。
此程序采用LabVIEW的事件驱动编程技术进行编制的。事件[3]是对活动发生的异步通知。事件可以来自于用户界面、外部I/O或程序的其它部分。在LabVIEW中使用用户界面事件可使前面板用户操作与程序框图执行保持同步。事件允许用户每当执行某个特定操作时执行特定的事件处理分支。
图2 标定程序采样页面
图3 采样程序
直线拟合的方法[2]有很多种,比如最小二乘法、平均选点法、断点法等等。其中,最小二乘法精度比较高,此处利用它进行直线拟合。根据最小二乘法,假定是一组测量值,是相应的拟合值,mse为均方差,则拟合目标可以表达为,期望mse最小。
LabVIEW中的分析软件库提供了多种线性和非线性的曲线拟合算法,例如线性拟合、指数拟合、通用多项式拟合等等。本程序选择Linear Fit.Vi 来实现最小二乘法线性拟合。
标定子程序的工作流程如下:用户先通过多次采样,获得各个输入量对应的输出量,通过While循环的移位寄存器保存这些值。博士论文,标定。采样完成后,把这些值输入Linear Fit.Vi进行拟合,拟合的曲线在Graph控件中显示出来,同时该Vi自动求出方程y=ax+b中的斜率a和截距b,这样,输入输出量之间的函数关系就可以确定下来了,如图4所示。
图4 标定程序拟合前面板
4 小结
基于虚拟仪器的力传感器标定程序能够方便地对力传感器进行标定。博士论文,标定。该系统具有人机界面友好,灵活方便,自动化程度高等特点。
参考文献:
【1】.候国屏;王珅;叶齐鑫.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].清华大学出版社.2005
【2】.张迎新等.非电量测量技术基础[M].北京航空航天大学出版社,2001
【3】.NationalInstrumentsCorporation.LabVIEWHelp[CD].ni.com/china,2008
关键词:PLC,温度程序,可编程终端
1 引言
S7-200 是一种小型的可编程序控制器,适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。论文格式,PLC。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
脉动真空蒸汽灭菌器的工作原理是采用设备自身的真空系统强制抽出灭菌室内的空气,再导入饱和纯蒸汽并维持一定的时间、一定的温度(压力)。当饱和纯蒸汽与被灭菌物接触时利用散热原理导致细菌微生物的蛋白质变性死亡,从而达到灭菌消毒的作用。当灭菌过程结束后,再排出灭菌室内的蒸汽,启动真空系统对内室抽真空,抽出内室的蒸汽及灭菌物品内水份,从而达到对灭菌物品干燥的作用。
2 设计方法
2.1电控系统的设计
根据设备运行的流程及所要控制的电气元件,安排PLC的接口,写出I/O地址分配表。
表1 PLC I/O地址分配
Table 1 PLC I/O addressassignment
触摸屏与PLC COM1口进行通讯,打印板通过PLC COM2口进行通讯。论文格式,PLC。
图1 人机界面联接
Figure 1 man-machine interface connection
2.2程序设计
该设备共设置六种灭菌方式,每种灭菌有三步骤,因此在设计程序时需要六个标志位(M储存区)来控制参数的传送和程序的运行。
设备采用温度压力双重控制运行步骤。下面就对温度与压力采集进行一下详解。
在灭菌室内用Pt100铂电阻检测室温,然后送给PLC的模拟量输入模块,经A/D转换后得到与温度成比例的数字量,CPU将它与温度给定值比较来控制进蒸汽阀门,实现对温度的控制。
图2 温度采集程序
Figure2 temperature collection procedures
在温度数据采集程序中我们可以看到,首先将EM231采集的模拟量数据传送至VW4814,然后进过计算与滤波处理得到温度值。论文格式,PLC。
在灭菌室内用压力传感器检测内室压力,然后送给PLC的模拟量输入模块,经A/D转换后得到与压力成比例的数字量,CPU将它与压力给定值比较来控制进蒸汽阀门,实现对压力的控制。
图3 压力采集程序
Figure3 pressure collection procedures
在压力数据采集程序中我们可以看到,首先将EM231采集的模拟量数据传送至VW4818,然后进过计算与滤波处理得到压力值。论文格式,PLC。
2.3控制画面的设计
该设备使用了MT6056i触摸屏,其参数为:400MHz CPU,128MB内存,5.6寸,TFT LCD,分辨率320x234,1个USB2.0接口。能实时监视系统和设备的运行状态、运行参数,及时报告设备的故障和解决方法,对现场设备进行操作。论文格式,PLC。
在画面设计时,我们可以通过6056的编程软件中的“PLC控制”元件来控制画面的跳转,如设置VW0为画面切换设置地址,将需要切换的画面号送入VW0即可切换画面。论文格式,PLC。
图3 运行画面
Figure 3Operation
画面中的文字显示可以在字符串中设置,并且在对应的数据区里写入各个字符的数值。其中温度和时间的可以通过数值显示元件进行显示。
3 结束语
在脉动真空灭菌器上应用PLC,提高了设备的自动化程度,使设备可靠、稳定地运行。存在不足之处就是在温度方面采用了开环控制,温度得不到很好的控制,其波动性较大。
参考文献
[1]SIEMENSSIMATICS7-200可编程序控制器
[2]殷洪义主编可编程序控制器选择设计与维护机械工业出版社2003
[3]宋伯生编著可编程控制器----配置编程联网中国劳动出版社1998
[4]朱善君等编著可编程序控制系统----原理应用维护清华大学出版社1994
关键词:计算机应用;实验系统;设计;液位系统;控制算法;过程控制;实验平台
1 研制液位过程控制综合实验系统的背景
最近几年,科教仪器受到了高等院校的重视,硕士论文 许多教学实验设备都是由许多公司、企业和高等学校共同来完成的,由学校提供教学实验设备的想法和技术,由企业来实现。作为学校方既得到实验设备,更重要的是在生产过程中,教师通过这个途径来实现自己的设计并能在生产实践中不断总结改进,及时反馈给企业;而企业则获得了高校的技术支持并获取了经济效益,这显然是一个很好的思路,可达到双赢的目的。
液位不仅是工业过程中的常见参数,且便于直接观察、容易测量,过程时间常数小。许多科教公司生产了不少液位过程控制系统,这些液位过程控制系统生产的目的是基于本科学生的实验教学,大都采用的一阶和二阶对象,提供了许多种控制手段,但是可扩展性不强,不利于更高层次科研开发的需要,而且售价高昂。因此,笔者考虑设计了如下的水箱系统,组建计算机液位过程控制系统。
2 液位过程控制系统的基本组成
液位系统的工作介质是水,其基本组成如图1所示。图1 中箭头表示水流方向。运行前,操作手动阀构成一定特性的被控过程,再接入调节器即可构成闭环系统。系统测量容器液位和管道压力的变送器,送给计算机的数据采集卡,并通过相应的控制算法输出控制信号给电动调节阀和变频器,来改变输入流量的大小,以实现对液位、压力等参数的控制。
3 硬件电路设计
硬件部分主要有水泵、数据采集部分、变频器和调节阀组成。
3.1 PCI-1710 数据采集控制卡
数据采集部分采用研华的PCI— 1710 数据采集控制卡。PCI— 1710 是一款PCI 总线的多功能数据采集卡。先进的电路设计使其具有更高的质量和功能。这其中包含最常用的测量和控制功能:12 位A/D转换、D/A 转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能,具有16 路单端或8 路差分或组合模拟量输入和2 路模拟量输出通道。
3.2 DLL 技术
由于本系统采用组态王的工控软件和Visual Basic 6.0 编程软件,医学论文 但VB 本身并不支持对硬件端口的操作。PCI—1710 的附带软件中包含了多种操作系统下的驱动程序,并可在VB 和VC++、BorlandC++、Delphi 等多种开发软件环境下使用,其中包含有一系列能对硬件设备进行底层I/O 操作的函数。从VB 调用DLL 函数时,先在全局模块或窗体的说明部分,用Declare 声明所要使用的DLL 函数;然后,像使用VB 自己的函数一样调用这些函数。进行动态链接库调用前,必须安装研华AdvantechDriver for WIN95/NT/XP 程序,程序安装结束后才会添加其相关的DLL 库到系统的Windows 安装目录下的System 子目录中(如Advapi32.d11 库等)。为方便用户,研华开发商制作了“ Driver.bas”文件,其中声明了有关DLL 函数及相应的结构,只需把“ Driver.bas”导入VB 工程的模块中,用户就可省去声明DLL 函数的麻烦。
3.3 注意事项
使用中,PCI— 1710 采集卡的信号线要尽可能远离电源线、发电机和具有电磁干扰的场所,也要远离视频监视系统,因为它会对数据采集系统产生很大的影响。在现场试验中,如果信号线和电源线必须并行(比如在同一个电缆沟里),则两者之间必须保持适当的安全距离,同时最好采用屏蔽电缆,以确保信号能够安全准确地传输。采集卡的每个通道的模拟量采集都有一个输入电压范围,超过了这一范围会造成采集卡A/D 转换部分的烧毁。所以在采集模拟信号时,要保证被采集的信号在设定的量程范围内。
4 软件设计
软件总体结构,如图2 所示。
利用工控组态软件来实现控制系统示意图和动态显示,形成实验数据报表;利用VB 编写数据采集程序获取系统的液位和压力等参数;利用matlab软件实现参数辨识、控制算法的编写。
5 控制算法设计
本系统提供一个验证和比较各种控制算法的实验平台,控制算法的修改和参数摄制的变化均不影响其他的模块,这样可以为控制算法的验证提供一个通用的平台。选控制对象为单回路,出水阀门开度保持不变,采用PID 控制算法对其进行控制达到了很好的效果,响应曲线如图3 所示。
6 结束语
从目前实验效果上看,基本实现了设计的目标,对于单容对象的控制取得了较好的控制效果,职称论文 控制算法也只是PID 控制算法。但是,一个具有一定的通用性和扩展性的控制算法的实验验证平台基本建成。今后,对于具有耦合的多输入、多输出系统可以研制更好的控制算法,能够满足更高层次教学科研的要求。
参考文献:
[1] 邵惠鹤.工业过程高级控制[M].上海:上海交通大学出版社,1997.
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