流速仪检定系统的设计与研究

介绍：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。