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融入虚拟仪器及智能容错技术的高功率脉冲驱动源测控系统的研制

田青  
【摘要】:高功率脉冲技术是电物理技术中新兴的技术领域,它在国防研究中发挥了重要作用。本课题就是针对应用在该技术领域中的一套实验用脉冲高电压驱动电源而设计制作的计算机测控系统,它把工业控制与高功率脉冲技术紧密地结合起来,充分运用虚拟仪器和智能容错等技术,开发出性能准确、可靠、稳定的脉冲驱动源计算机测控系统,对于开展高功率脉冲技术中测控系统的研究具有一定的通用性和实用性,适应了未来世界高技术发展的要求。 文中首先分析了国内外高功率脉冲技术中脉冲驱动电源和计算机测控技术的发展情况,并根据工业控制的一般设计规律及现有的设计条件,进行相关的可行性分析及方案总体结构搭建,提出了构建脉冲驱动电源计算机测控系统的软硬件系统设计任务以及应遵循的主要原则。 其次,本文讨论了高功率脉冲技术、光纤传输技术、虚拟仪器软件设计技术、软件容错技术以及串口通信技术等的基本特征与实现方法,为实现脉冲驱动电源的计算机测控系统做了必要的技术准备。 再次,依据系统性能要求,进行硬件系统构建,分别完成了包括工作站、通讯连接器件、光纤设备、电源隔离设备等的选择;按逻辑设计、时序校核、负载校核的原则进行硬件设计;采用光纤实现通讯,并设计控制方用光电/电光转换电路;确定串口通讯及远程开关机等接口规范;设计数据采集电路和本地调压控制系统构建等。 接着,软件上,进行远程测控系统和本地控制系统应用程序的设计,借助虚 拟仪器技术完成了远程测控系统的虚拟数字化脉冲调压控制仪、数字延时触发 仪、远程开关机控制仪等三个虚拟工作仪器的构建与设计实现,完成了本地控制 系统数据采集与调压控制的软件设计与实现,以及上下位系统间良好的通信和数 据交换,组建了一套功能完善、应用灵活、实用性强以及可扩展性好的数字化测 控平台。 与此同时,针对计算机测控系统软硬件的易出故障,遵循软件容错的设计思 路、方法和原则,在极少考虑硬件冗余的前提下,采用信息冗余、软件冗余和时 间冗余的方式,实现了对本计算机测控系统软、硬件上的容错设计,使整个测控 系统在数据通讯、信息处理及抗外界干扰等方面取得了明显的成效,从而进一步 提高了本系统的可靠性。 文中最后对脉冲驱动电源的计算机测控系统的总体性能作了总结,还从软、 硬件以及实现测控系统网络化三方面讨论了进一步研究的一些思路。 关键词:高功率脉冲技术计算机测控系统虚拟仪器光纤容错设计


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