大型船舶中某些關鍵設備的設計，需要先建立試驗平臺，進行試驗，獲取設計數據。對數據進行分析、優化，為下一步設計提供最佳設計參數。此控制系統的對象為船舶發動機部分的液壓系統的試驗平臺，通過試驗得出設計液壓系統的耐壓參數、管道參數等。試驗平臺的組成有電動機、油箱、管道回路等。采集主油器、注油器、調速器、伺服機構等進出口的壓力、流量、溫度參數。調整電動機的轉速可以得到不同情況下壓力、流量、穩定等參數。 1. 控制系統實現 測試系統以工控機為核心，集數據采集、處理、管理、控制于一體。系統結構原理如圖一所示。數據采集A/D采用的PCL818-HD采集卡，考慮到控制系統中對電機控制的特殊性，故D/A模塊采用巨騰公司的模擬量輸出模塊E-IO-AO-02。 系統為一閉環控制系統，對AO模塊的要求很高，最后選擇了巨騰公司的E-IO-AO-02模塊。因為該模塊有以下優點：1、采用泛用型模擬輸入及隔離技術，并以系統芯片（SOC）科技設計而成；2、兩路模擬量輸出，特別是電流和電壓可選的特點使得在控制中根據需要選擇不同的電壓和電流；3、可現場升級隔離設計，增強了系統的抗干擾能力和為以后系統的升級提供了基礎；4、提供了RS485接口可以滿足工業中網絡和遠距離的控制。 測控系統是集數據采集、處理、管理、控制于一體的計算機系統，其系統主要功能為：系統具有良好的人機交互功能，用戶能快捷、準確、高效地進行主油泵運行實驗、主油泵性能實驗、調速器靜態實驗、注油器性能實驗；用戶可以通過此系統對指定的試驗內容的各個參數進行實時采樣、數據分析、存儲與打印，同時還可對歷史數據查詢；可實現變頻閉環調速控制。測試系統的軟件見圖二所示。 圖二實驗臺測控系統軟件 2. 平均值濾波法 數據的處理是軟件的主程序，正確的數據是處理的關鍵。由于工業現場的多干擾源決定了現場數據的不穩定性，所以，要對誤差進行分析、處理。根據數據受干擾性質及干擾后果的不同，采取的軟件對策各不相同，沒有固定的模式，在一般采集系統中，可以采用一些簡單的數值、邏輯運算處理來達到濾波的效果，一般有這么幾種方法： 2.1 平均值法 對于一個數據連續采樣幾次, 剔除個別錯誤數據，計算平均值,以平均值作為采樣的結果。這種方法可以減少隨機干擾的影響。 2.2 中值法 根據干擾造成采樣數據偏大或偏小的情況,對1個采樣點連續采集多個信號,進行比較,取中值作為采樣結果。 因為船舶的工作環境惡劣，對數字信號的干擾非常大，對采集的數據必須進行軟件處理即數字濾波。采用平均值濾波方法，連續采集十個數據,進行比較,剔除最大值、最小值,然后,對剩下的數據計算平均值,其平均值作為采樣點的實際數據。通過這種濾波，取得了一定的效果，試驗得出的濾波前后的圖形見圖三和圖四所示。 圖三濾波前波形（注油器參數0.4MP/單位，系統時間為秒） 圖四平均值濾波后波形（注油器參數0.4MP/單位，系統時間為秒） 3. 自適應濾波算法 采用平均值濾波法，從圖三和圖四的波形比較可以看出濾波后取得了較好的效果。但是仍然有一定的干擾，需要進一步改進，故采取一種新的算法自適應濾波算法。 自適應濾波器是近30 年來發展起來的關于信號處理方法和技術的濾波器，其設計方法對濾波器的性能影響很大。自適應濾波器能夠得到比較好的濾波性能， 當輸入信號的統計特性未知，或者輸入信號的統計特性變化時，自適應濾波器能夠自動地迭代調節自身的濾波器參數，以滿足某種準則的要求，從而實現最優濾波。 因此，自適應濾波器具有“自我調節”和“跟蹤”能力，其原理如圖五所示。 圖五 自適應濾波原理圖 圖六 自適應濾波后波形（注油器參數0.4MP/單位，系統時間為秒） 4. 結束語 數字濾波采用上述兩種算法都是比較有效的。對于平均值濾波算法從本項目試驗中濾波效果沒有達到預期的效果。但該算法簡單，運算速度快，在干擾不是很強的工作環境下，特別在單片機采集系統中其仍然是一種非常有效的濾波算法。自適應濾波算法在干擾較強的環境中效果相當明顯，為研究提供的比較精確的數據。 5. 參考文獻 [1] 周連山 莊顯義編著 液壓系統的計算機仿真 國防工業出版社 1986 [2] 科恩 D,F,N著 自適應濾波器 復旦大學出版社 1990年 [3] 黃大衛 編著 數字濾波器 中國鐵道出版社 1991年 [4] 丁玉美，高西全編著 數字信號處理 西安電子科技大學出版社 1994年