流速仪检定系统的设计与研究.pdf

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1、DESIGNANDI迮SEARCHOFTHECALIBRATIONSYSTEMFORCUI眦NT_METERAThesisSubmittedtoSoutheastUniVersit)，FortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZhangYiSupervisedbyPro￡YuanXiaohuiPro￡ZhangWenJinSchoolofAutomationSoutheastUniVers毋20lOmIllIl⋯II

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3、1111111⋯ⅢY1761327东南大学学位论文独创性

4、声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名{坦日期—掣．幻东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸制论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括

5、刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名多襄笔址导师日期趁!旦：垒：L摘要水文监测对水资源的开发利用、防汛抗旱等具有极其重要的意义。在水文监测中，转子式流速仪被广泛使用。为保证流速仪在测量流速时的精度，需要定期对其进行检定。然而目前国内流速仪检定系统大多设备陈旧，技术落后，检定精度和自动化水平均较低。科学技术的发展，特别是嵌入式技术、计算机软件和控制理论的日益成熟，为流速仪检定系统的改进创造了必要条件。受水利部中国东部水利水文检测中心的委托，本课题的主要任务就是设计出高精度、高可靠性的智

6、能化流速仪检定系统，满足行业需求。整个检定系统分为水槽和轨道、检定车、控制室三个部分，本文重点讨论后两者。检定车车载系统采用多模块设计方法，包括操作台、变频器、流速仪检测和悬挂系统、检定车低速运行控制系统等模块。各模块按照一定的通信协议，并通过通信接口电路协调工作。本系统设计了一个通用的嵌入式最小系统——LPC2214系统板。这样，针对不同模块功能就只需设计不同的外围电路，提高了开发效率。操作台核心控制器作为车载系统的核心部件，控制其它车载模块的工作并提供人机接口。文中从硬件和软件两部分进行阐述，其中软件方面嵌入了uCOS-II，并

7、引入了状态空间搜索法，实现了智能的自动检定过程。控制室上位机采用C撑编写，按照功能逻辑划分出多个子界面，简洁明了，操作方便。利用多线程技术并依靠．NET对COM组件的良好支持，实现了wbrd、Excel形式报表的自动生成。在处理检定数据时，通过最小二乘法拟合绘制出高低速M曲线。其中低速段曲线采用了更加合理的回归模型，避免了手工绘制曲线带来的误差。文章最后讨论了检定车低速运行控制系统。通过绝对位置和相对位置相结合的测量方法，检定车获得了更为精确的实际位置。在低速控制中，使用多倍周期测速法提高了车速检测的分辨率，并通过模糊PID控制调节

8、PWM输出，抑制了检定车的低速“爬行现象”，使检定系统在O．Ol米／秒～6．00米／秒的车速范围内均具有极高的速度精度，特别是将低速段的车速精度误差控制在了5‰左右。整个检定系统在国内同行业处于技术领先地位。关键字：检定系统，嵌入式最小系统，ucOs—II，状态空间搜索，多线程，车速检测，PWM，模糊控制。英文摘要ABSTRACTHydrologymonitoringplays锄imponantr01einutilizationofwaterresources，floodcontrol锄ddroughtreliefRotatingc

9、urrentmeterSarewidelyusedinHydrologymonitoring．Eachcurrentmetershouldbecalibratedregularlyt0eIlsllretheprecision．HowevereXistingimemalcalibrationSystemsofcu仃entmeteruseobsoleteequipmentsa11dlagintechnolo鼢锄dbotht11eaccurateandautcImaticsystemareStillint11elowleVel．Commi

10、ssionedbyEastemHydrologyDetectCenterofW缸erReSourceMinis臼Mthisprojectmainlyaimedtodesi舯锄adVallcedcalibrationsyStemwith