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篇一:自动化论文
深空测控系统自动化运转研究与
摘要深空测控系统是航天测控系统的开展趋势之一,深空测控任务具有持续时间长、操纵过程复杂的特点,需要研究具有深空特色的自动运转技术。在执行深空测控任务经历的根底上,结合用户的应用操作要求,设计了各种工作方式下的深空测控打算,介绍了打算驱动下的任务执行过程。通过搭建仿真测试环境,对深空自动运转功能进展了测试,测试结果验证了深空测控系统自动运转设计方案的可行性。
关键词深空测控系统;甚长基线干预测量;工作打算;自动运转
0引言
我国在2007年10月24日成功发射“嫦娥一号〞月球探测卫星,初次实现绕月探测,开启了迈向深空探测的第一步。此后,我国又陆续发射了“嫦娥二号〞、“嫦娥三号〞和“嫦娥五号〞试验星,深空测控通讯地面站建成后执行了探月相关任务。深空站能够接收月球探测器、火星探测器以及其他数亿km以外深空探测器的探测数据,能够为国际上其他国家和组织的月球和深空探测器提供测控和数据接收支持。常规测控站的测控口标轨道间隔一般在几百一几万km。相比较而言,深空测控通讯地面站的最大特点是作用间隔遥远[‘es。我国航天事业系统通过几十年的开展,航天测控系统常规测控站的运转方式已特别成熟,逐步实现了设备运转的自动化。自动运转可处理各测站面临的长管任务密度增大、测站操作人员压力上升和人出错概率高的征询题,保证正常卫星测控任务的顺利施行,提高系统的实际使用效率以及成功率[z1与常规测控站相比,深空测控系统工作频段多、设备量大、组成复杂且业务品种繁多,除常规测控站业务流程外,还包括三向测量、甚长基线
干预测量(VeryLongBaselineInterferometer,VLBI)等满足深空任务特点的测量方式。三向测量方式能够完成深空大时延情况下的测速测距功能,VLBI干预测量方式能够完成远间隔深空探测器的精细角度测量。鉴于深空测控系统复杂的工作方式,口前我国深空测控系统尚未实现自动化运转。本文针对深空任务的工作特点,按照执行深空任务的经历,归纳设计具有深空测控特色的测控打算和自动运转流程。
1典型深空测控系统组成及工作方式
中国深空测控站部署在喀什、佳木斯和南美的阿根廷[3],测控站的典型组成如图1所示。复杂的多频段〔S/X/Ka三频段〕测控设备,给操作人员带来特别大的压力,迫切需要系统的自动化配置及自动化运转以提高系统的使用效率及成功率。
深空测控系统工作方式
深空测控系统的工作方式包括测控〔TT&C〕运转方式和VLBI干预测量运转方式两大局部,现对两大运转方式的流程进展归纳设计。
&C运转方式除满足常规测控系统的短间隔双向测量方式外,深空测控系统还具备具有深空特色的深空双向测量方式和三向测量方式。传统双向测量过程中,以侧音测距为例,测距开场后进展各个侧音的轮发,每个侧音均在发送的侧音捕获后发送下一个侧音,测量每个侧音的收发相位差,将全部的侧音均外推到当前时刻进展间隔匹配,得到测距结果[4]。而在深空测距时,以火星探测为例,假设采纳短时延的捕获方法,,,几乎占用了深空站的整个观测弧段时间,这是工程难以忍耐的程度,因而需要按照长时延的特点重新设计捕获过程。测距开场后,首先T0时刻调制发送第1个侧音,在设定
的固定间隔时间ΔT后,发送下一个侧音,依次类推,将全部侧音发送完成并保持精侧音的发送,发送过程中记录发送侧音相位
;地面的接收设备按照轨道预告,在可能信号返回的时刻T1,启动间隔捕获流程全部侧音捕获完成后,结合计算收发相位得到间隔数据。由于深空测控空间时延宏大和地球自转阻碍,接收站有时不能接收到相应的发射信号,这时就用到了深空站特有的三向测量模5]。三向测距示意图如图2所。深空站A在T1时刻发射信号,该信号经应对机相参转发后,在深空站B异地T2时刻接收该信号并与T1时刻相位比较,完成三向间隔测量,提取信号的多普勒,完成三向速度测量。图2三向测距示意
VLBI干预测量运转方式深空VLBI干预测量系统具有DOR/DOD测量、ΔDOR/ΔDOD测量和同波束干预测量〔SameBeamInterferometry,SBI〕3种运转方式。DOR/DOD测量确实是2座相距特别远〔数千km〕的测控站同时接收来自同一源的信号,测量其到达2站的单向时间差〔DifferentialOne?WayRanging,DOR〕或单向多普勒频差〔DiferentialOne?WayDoppler,DOD〕。ΔDOR和ΔDOD测量方式即地面观测站在短时间内对射电源和航天器进展交替观测,观测方式主要有射电源航天器—射电源和航天器—射电源—航天器2种。
地面测控系统同时对位于天线同一波束内的2个航天器进展DOR/DOD测量,并分别做差过程确实是SBI测量的实现过程,其差分结果中包含2个航天器的相对角位置和相对角位置变化率测量信息。[6]。①首先各类用户提出深空任务需求,用户包括国内各使用单位及国际合作组织;②任务中心推断任务需求合理性后,向网管中心发送设备使用申请;③网管中心〔西安卫星测控中心,主要对各测站进展远程监视与远程操纵〕,按照各个测控任务对测控网的使用要求,进展测控网资源的分配和调度,制定测控打算[7].④测控站的设备在测控网的测控打算驱动下进展测控设备的自动操纵,操纵测控设备自动运转完成测控任务[8];⑤测控任务中,测控站将测控数据发送到网管中心,经由任务中心分发至各用户单位。
本文主要对测站进展自动运转时所需的测控打算内容进展规划,并对测控站收到的测控打算后对设备的自动操纵过程进展设计。
深空测控打算设计所谓测控打算是指在1个或假设干个连续的测控过程中,与航天器实测轨道、飞行程序和飞行事件相关的各类测控事在时域内的串行、并行排序[9]。测控打算,对地面站测控系统而言,是用于对测控过程进展操纵的“时间—测控事件
〞逻辑模型。测控事件对应的是测控软件的操作[9]。常规测控任务简单,针对某航天器每一圈次的测控参数、测控流程完全一样,针对特定的航天器,可提早将测控参数装订在测控设备中,测控打算只包含“时间—测控事件〞对应表可,且每次打算的测控事件都是一样的,只是时间变化。关于深空测控任务,情况要复杂得多
。每一圈次的测控事件不一定一样,如双向测量或三向测量,是否包含VLBI测量等,且VLBI的测量方式也不尽一样,如DOR、ΔDOR和SBI等。测量方式不同,所需的测量参数也相应不同,针对某一测量方式需归纳此方式下的测量参数、测控件。因而测控打算中要包含测控参数〔TT&C测控参数、VLBI测控参数〕、测控事及对应时间。关于测控打算的方式,常规静态测控打算已不能完成对深空打算的描绘,深空测控打算应该以动态模型存在,以满足每次任务场景的变化。可扩展标记语言〔eXte
nsibleMarkedLanguage,XML〕是目前应用最广泛的可描绘性语言,主要特点是灵敏性
、开放型和统一描绘性[10],可用于进展此深空测控打算设计,满足复杂测控任务测控参数及测控场景的任意组合。下面是TT&C测控打算设计的内容例如。-<测控打算>
-<系统参数>
<上行点频>2120</上行点频>
<下行TTC1点频>
2200</下行TTC1点频>
<下行TTC2点频>2210</下行TTC2点频>
-<遥控>
<码速率>10</码速率>
<遥控码型>NRZ-L</遥控码型>
</遥控>
-<遥测>
<遥测副载波频率>65535</遥测副载波频率>
<遥测调制指数>65535</遥测调制指数>
</遥测>
-<测距>
<测距方式>三向测距
</测距方式>
<三向测距主副站标志>主站
</三向测距主副站标志>
<测距发送时间-天>10</测距发送时间-天>
</测距>
</系统参数>
-<打算内容>
-<打算1>
<遥控是否有效>无效
</遥控是否有效>
<测距是否有效>有效
</测距是否有效>
<任务开场时间>20141208091000</任务开场时间>
<任务完毕时间>20141208113000</任务完毕时间>
</打算1>
-<打算2>
??
</打算2>
</打算内容>
</测控打算>
深空站测控设备接收到测控打算后,首先按照打算中的工作参数自动配置整个测控系统;然
篇二:自动化论文
关于工业自动化组态的论文
摘要:
随着工业自动化水平的迅速提高,计算机在工业领域的广泛应用,人们对工业自动化的要求越来越高,品种繁多的操纵设备和过程监控装置在工业领域的应用,使得传统的工业操纵软件已无法满足用户的各种需求。工业操纵自动化技术以低本钱工业根底为主流,向智能化、网络化和集成化方向开展。随着计算机应用产业的开展,工业自动化计算机应用产业的应用领域迅速扩大,其开展趋势难以揣摩,通过这次的选修课学****更让我理解到了现在工业自动化的快速开展趋势。
关键词:工业组态技术自动化技术开展趋势
正文:
工业自动化确实是工业消费中的各种参数为操纵目的,实现各种过程操纵,在整个工业消费中,尽量减少人力的操作,而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进展消费工作,即称为工业自动化消费,而使工业能进展自动消费之过程称为工业自动化。工业自动化是机器设备或消费过程在不需要人工直截了当干预的情况下,按预期的目的实现测量、操纵等信息处理和过程操纵的统称。自动化技术确实是探究和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械、微电子、计算机等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的助产士。正是由于工业革命的需要,自动化技术才冲破了卵壳,得到了蓬勃开展。同时自动化技术也促进了工业的进步,现在自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域,成为提高劳动消费率的主要手段。
我对工业组态技术的第一认识确实是,通过组态软件在电脑上画一个画面,比方画面里有指示灯、电机〔动画〕、按钮等等。然后建立地址与主操纵器联接。人就能够通过你组态的画面观察和操作设备的运转。
组态软件事实上确实是:画--连操纵点--让用户能够形象地操作。
iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件,已有超过300,000套以上的软件在全球运转。世界上许多最成功的制造商都依托GEFanuc的iFIX软件来全面监控和分布治理全厂范围的消费数据。在包括冶金、电力、石油化工、
制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中,iFIX独树一帜地集强大功能、平安性、通用性和易用性于一身,使之成为任何消费环境下全面的HMI/SCADA处理方案。组态软件是工业自动化软件的重要分支,所谓组态确实是利用工控软件中提供的工具和方法来完成工程中某一详细任务的过程,组态软件主要具备以下功能及特征:工业过程动态可视化、数据采集和治理、过程监控与报警、生成报表、为其他企业级程序提供数据、简单操纵、批次处理、SPC过程质量操纵、符合IEC61131-3标准等。
组态软件最早出现在80年代初,80年代的组态软件是基于DOS系统开发的,当时的主要产品是Onspec、Paragon和IFix等;进入90年代,主要是基于WINDOWS系统的组态软件,如Intouch、Kingview、Ifix等;今后将会是基于Vista操作平台的组态软件。
在90年代中期之前,组态软件在我国的应用并不普及。究其缘故,大致有以下几点:
一、国内用户缺乏对组态软件的认识,工程中没有组态软件的预算,或宁愿投入人力物力针对详细工程做长周期的繁冗的上位机的编程开发,而不采纳组态软件;
二、在特别长时间里,国内用户的软件认识还不强,面对价格不菲的进口软件〔早期的组态软件多为国外厂家开发〕,特别少有用户愿意去购置正版。
三、当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高,组态软件提供了对大规模应用、大量数据进展采集、监控、处理并能够将处理的结果生成治理所需的数据,这些需求并未完全构成。
随着工业操纵系统应用的深化,在面临规模更大、操纵更复杂的操纵系统时,人们逐步认识到原有的上位机编程的开发方式,对工程来说是费时费力、得不偿失的,同时,治理信息系统和计算机集成制造系统的大量应用,要求工业现场为企业的消费、运营、决策提供更详细和深化的数据,以便优化企业消费运营中的
各个环节。因而,在1995年以后,组态软件在国内的应用逐步得到了普及。
现在国内组态软件这个市场上,充满着正版和盗版的国外产品,几乎见不到自主知识产权的自动化软件。面对中国自动化软件领域所处的为难场面,亚控科技创始人林伟先生在北京市海淀区的一个面积约30平的出租房内,开场了组态王的研发。在亚控成立并推出组态王这个产品仅仅三年后,国内先后一下涌现出了十几种组态软件和软件公司,这些公司的诞生有力的促进了这个产业在中国的开展,极大了加强了中国人在这个领域的民族自决心,也进一步鼓舞许多人开展相关领域的产品。
组态软件作为一种工业信息化的治理工具,其开展方向必定是不断降低工程开发工作量,提高工作效率。易用性是提高效率永久的主题,但是提高易用性关于提高开发效率是有限的,亚控科技那么领先提出通过复用来提高效率,制造性地开发出模型技术,。这一技术能将客户的工程开发周期缩短到原来的30%或更低,将组态软件为客户制造价值的才能提高到了一个新的境地,代表了组态软件的今后。
组态软件的开展必将沿着更好的人机交互、更加逼确实画面、能满足客户个性化需求、具备行业特征和区域特征、具有特别好的开放性、信息唾手可得和更高的可靠性以及大型SCADA的方向开展。
自动化技术是一门综合性技术,它和操纵论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动操纵等都有着十分亲切的关系,而其中又以操纵理论和计算机技术对自动化技术的阻碍最大。
开展历史
1768年瓦特制造蒸汽机,人类开场进入了使用机器的时代。其借助于离心调速装置而使其本身的转速保持稳定。这种离心调速装置确实是世界上最早的自动化机器。20世纪40年代,通过美国数学家维纳等人的努力,在自动调理、计算机、通讯技术、仿生学以及其他科学互相浸透的根底上,产生了操纵论。这一理论对自动化技术有着深远阻碍。维纳提出的反响操纵原理,至今仍然是操纵理论中的一条重要规律。20世纪60年代,随着复杂的工业消费过程、航空及航天技术、社会经济系统等领域的进步使自动操纵理论得以迅速开展,自动化技术水平大大提高。两个明显进展是数字计算机