单板造波机控制软件使用说明

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1、液压伺服不规则波造波机软件使用说明书大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室2004年5月20日25-25-0.前言：液压伺服波浪水槽造波机系统采用闭环反馈方式控制液压伺服作动器，推动水体产生波浪，其控制原理图如图1所示。研制造波机系统的主要难度体现在众多组件协调运作的实现上和控制软件的精心设计上，使得不熟悉控制理论和波浪理论的操作员也能够方便、灵活地使用设备。图1造波机控制框图从图1可以看出，计算机发出的D/A信号控制整个造波机系统运行，系统性能的好坏，除了与其机械（液压）设备的频率响应特性和稳定性有关外，主要取决于D/A信号序列。

2、与所有的控制系统一样，在计算D/A信号时应该实现系统的传递函数。由于波浪的最高频率在2赫兹左右，因此只需要考虑造波机系统的低频响应。考虑波浪运动特性，控制软件中当产生斜向波浪时采用的传递函数的表达式如下所示：其中，Depth为水深，wk为波数，Angle为波浪角度。该公式是造波机系统的水动力传递函数，在把造波机系统看作是线性控制系统的前提下，反映了浪高与造波板运动(控制信号)之间的关系，是一种对非线性系统（包括放大电路部分和机械部分）的近似。当要进行模拟实验时，首先根据实验要求先计算需要模拟的波浪浪高序列，而后换算成控制用的D/A信号

3、。具体关于如何由所需波谱计算控制信号序列，可以参阅俞聿修教授编写的“随机波浪理论及其工程应用”一书。控制软件的名称为WaveMaker.exe,在由微软公司提供的VisualC++6.0环境下开发而成，下面将对软件的使用作详细介绍。25-25-一、初始程序界面在Windows下启动WaveMaker.exe后，出现如图2所示的初始程序界面。其中包括“文件”、“波流选择”、“仪器标定”、“采样设置”、“实验”、“数据处理”、“凑谱”、“造流参数”和“帮助”菜单选项。图2初始程序界面其中“波流选择”与“造流参数”两项仅在需要造流时使用，如

4、果单独造波，可不必关心这两项，下面先介绍造波，造流部分在后面说明。25-25-二、仪器标定在使用传感器之前，需要对仪器进行精确的标定，菜单“仪器标定”中的内容就起到这种作用。点击“仪器标定”后，出现如图3所示的2项内容，“标定仪器”和“信息读入”。图3“仪器标定”菜单菜单中的“信息读入”起到读取标定文件的作用，用来从磁盘中读取仪器的信息，文件的缺省扩展名为“.cif”。点击后出现文件对话框，使用过Windows操作系统的人都可以进行该项操作。*说明：用户可将标定文件命名为zbj.cif，复制到“C:MyDocuments”目录下，

5、程序将在启动时自动读入仪器信息。点击下拉菜单中的“标定仪器”后，出现如图4所示的对话框。图4“标定仪器”对话框25-25-任何在造波机系统中使用的传感器，都认为是线性的，即：y=a×x+b。其中：x是传感器的电压输出，y是传感器当前承受的工程值，a是比例放大系数，b是平移系数。进行仪器标定时，首先在“通道选择”的下拉框中选定即将标定的传感器所在的A/D通道号。然后在“数据采集与对应”组合中设置当前的工程值，如浪高仪的入水深度等，点击“采集”按钮，A/D卡获得当前采样通道的电压值将出现在编辑框中，点击“添加”按钮，列表框出现一组工程值和

6、电压值。希望对当前列表框中的几组数据进行统计标定时，只需点击“计算”按钮，该传感器的近似线性标定系数将出现在“标定结果”组合的“系数a”和“系数b”对应的编辑框中，标定曲线与参加标定的数据点出现在图片中，“相关率”对应的编辑框中的数字显示了当前统计运算的相关系数，表明工程值和输出电压值之间的线性相关程度，该值越接近1，传感器的线性越好。点击“退出”按钮后，退出标定程序，标定的结果作为当前仪器的标定参数，将在程序以后运行中使用。如果希望把当前的标定结果作为历史数据存储，可以点击“存盘”选择一个文件名，把当前仪器的信息保存到磁盘上，25-

7、25-三、采样设置本系统中所用采集卡最多可以采集16路的模拟电压信号，在进行实验时，并不是所有采样通道都要使用，通道之间的开启情况需要进行设置。另外，各通道在采样过程中是否显示当前数据图形和相应要采集的数据长度也要进行设置。这是菜单“采样设置”要完成的功能。点击菜单“采样设置”后，出现如图5所示的对话框，包括“打开通道”，“显示通道”和“采样长度”三个属性页。初始为“打开通道”属性页，可以通过点击对话框中的复选框选择相应通道的使用情况。图5“打开通道”属性页点击“显示通道”后，出现如图6所示的对话框。这里，并非所有通道可以进行绘图，只

8、有在图5中打开的通道才有效，且只可选择一路通道。与图5一样，可以通过点击对话框中的可写复选框选择相应通道的显示情况。25-25-图6“显示通道”属性页点击“采样长度”后，出现如图7所示的对话框，可以通过改变对话框中“采样