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水轮机调速器仿真测试仪终端软件系统研究与实现

作　者: 乔坦
导　师: 周建中
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 水轮机调速器仿真测试仪 .NET USB通信示波器组件数据辅助处理
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 46次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

水轮机调节系统是水电站运行的重要组成部分,而调速器又是水轮机调节系统的核心,其调节品质的好坏对水轮发电机组运行的安全性和经济性,以及电力系统的电能质量和安全、可靠、稳定运行具有重大意义。因此,在调速器的生产、安装和大修等环节,都需要对其性能和特性进行全面测试,并对控制参数等进行适当的整定。由于技术的进步,调速器的测试试验需求不断提出。为了设计一种更为安全高效,容易复用和扩展的调速器仿真测试仪终端软件系统,结合目前调速系统自动测试装置的现状和软件系统的发展趋势,本文提出了一种基于.NET框架平台的水轮机调速系统仿真测试仪的软件系统设计方案,采用非托管的USB通信方式,利用高效的组件化示波器模块,完成试验数据的实时采集显示。本文首先介绍了课题的背景、目的和意义,探讨了水轮机调速器仿真测试仪的发展现状与技术要点。其次详细分析了软件系统的各种需求,包括通信接口、示波器组件的设计和数据辅助处理。然后设计并实现了软件系统的非托管代码的USB通信接口,即终端与DSP核心控制器之间的USB通信设计。接着设计并实现了软件系统中的示波器组件,包括多坐标系的描述矩阵、实时波形显示设计改进和坐标系的拖动缩放等等。再设计并实现了软件系统的数据辅助处理,包括采用二进制序列化的保存读取机制,试验报告生成中波形的自动分离技术的实现,试验数据导出成Excel文档。最后总结全文,指出软件系统的创新之处,并且展望了软件系统与水轮机调速器仿真测试仪的发展前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究工作的背景、目的及意义  8-9
  1.2 水轮机调速器仿真测试仪的技术要点和发展现状  9-11
    1.2.1 水轮机调速器仿真测试仪的发展历程与现状  9-10
    1.2.2 水轮机调速器仿真测试仪的技术要点  10-11
  1.3 本文的主要内容  11-13
2 软件系统需求分析  13-22
  2.1 水轮机调速器仿真测试仪系统概述  13-14
  2.2 系统功能设计  14-15
  2.3 系统结构分析  15-16
  2.4 软件整体结构设计分析  16
  2.5 通信接口需求分析  16-17
  2.6 交互界面需求分析  17-19
  2.7 示波器需求分析  19-20
  2.8 数据辅助处理需求分析  20
  2.9 试验设计需求分析  20-22
3 通信接口设计与实现  22-34
  3.1 .NET下USB 驱动程序调用  22-27
    3.1.1 驱动程序的调用方式  22
    3.1.2 .NET 框架内存管理方式  22-23
    3.1.3 使用非托管代码访问设备驱动  23-27
  3.2 通信结构设计  27-29
    3.2.1 阻塞问题  27
    3.2.2 采用生产者消费者模式  27-28
    3.2.3 数据包吞吐量设置  28-29
  3.3 应用层通信协议设计  29-34
    3.3.1 命令包结构  29-31
    3.3.2 数据包描述  31-34
4 示波器组件的设计与实现  34-44
  4.1 GDI+图形系统  34-36
  4.2 多坐标系系统  36-38
    4.2.1 矩阵描述的坐标系  36-37
    4.2.2 坐标变换的实现  37
    4.2.3 多坐标绘制的实现  37-38
  4.3 动态绘制波形  38-41
    4.3.1 动态绘制波形的表现形式  38-39
    4.3.2 示波器图形层组成  39
    4.3.3 动态绘制步骤  39-40
    4.3.4 双缓存区域绘制  40
    4.3.5 间隔绘制降低CPU 资源消耗  40-41
  4.4 坐标系缩放  41-44
    4.4.1 拖动放大的实现  41-42
    4.4.2 缩小的实现  42
    4.4.3 坐标系历史记录再现的实现  42-44
5 数据辅助功能的设计与实现  44-52
  5.1 试验数据的二进制序列化保存  44-45
    5.1.1 .NET 序列化  44
    5.1.2 .NET 序列化的实现  44-45
  5.2 试验报告波形生成  45-47
    5.2.1 打印实现原理  45
    5.2.2 波形分离  45-47
  5.3 实验数据导出EXCEL 文件  47-49
    5.3.1 主要方法  47
    5.3.2 导出的实现  47-49
  5.4 试验结果界面显示  49-52
6 结论与展望  52-54
  6.1 论文完成的主要工作  52
  6.2 结论  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录  59-60
附录2 攻读学位期间参加的科研项目  60

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