3D组态技术在舞台车台控制系统中的研究与应用

摘要

本文以甘肃工大舞台技术工程有限公司为背景，针对当前舞台机械监控系统存在的主要问题:第一、基于二维组态技术，人机监控界面交互性差、动画呆板;第二、利用编程语言开发的监控系统价格比较昂贵且不符合中国人的操作习惯。因此，本文从工程实际出发，开发了一套基于GENESIS64组态技术的舞台车台3D监控软件。选取国内市场上流行的工业控制计算机研华IPC-610H型工控机作为上位机;现场总线为工业以太网总线，其数据传输速度为10MBps，保证了自行式车台之间、自行式车台与上位机之间的数据接收与发送即时且准确。监控软件主要模块包括:系统组态，数据库组态，控制策略表组态，人机界面组态。
　　基于ICONICS GENESIS64的3D虚拟舞台车台监控系统，生成更加人性化、交互性强以及高效的人机监控界面。根据演出剧目要求，预先设置车台运行轨迹参数。然后对车台运行轨迹进行模拟仿真并修正轨迹参数，直到符合要求为止。最后生成车台运行轨迹控制策略表，对现场车台运行轨迹下达控制命令。同时根据OPC(OLE forProcess Control)接口上传的位置信息、速度信息、姿态信息实时数据，在线监测车台的运行状态。
　　无线通讯是一个极为复杂的过程。自行式车台处于强噪声干扰的环境中，其干扰源种类繁杂且幅值强大，SNR（Signal to Noise Ratio）一般在0dB以下。强噪声对自行式车台之间、自行式车台与上位机之间的数据通讯造成极为严重的影响，数据极易发生畸变、丢失等。最终导致数据精度下降，出现误操作。本文详细分析了EMD(Empirical Mode Decomposition)、SVD(Singular Value Decomposition)差分谱理论。将EMD-SVD联合去噪算法应用于滤波处理中，实验表明，该方法能有效地应用于强噪声干扰环境下的信号去噪。

目录

声明

摘要

附图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 舞台监控系统的研究现状

1．2．1 舞台监控系统国内研究现状

1．2．2 舞台监控系统国外研究现状

1．3 本文主要研究内容与工作

第二章 工作原理和系统组成

2．1 自行式车台的工作原理

2．1．1 自行式车台的结构原理

2．1．2 自行式车台的组合形式

2．2 监控系统组成

2．2．1 硬件及系统拓扑结构

2．2．2 软件环境

2．2．3 监控软件总体结构

2．3 监控系统的设计原则

2．4 本章小结

第三章 组态软件的设计

3．1 人机交互界面组态

3．1．1 用户登录

3．1．2 3D模型构建

3．2 数据库组态

3．2．1 Modbus Ethernet OPC Server组态

3．2．2 寄存器变量组态

3．2．3 控制策略组态

3．3 本章小结

第四章 EMD-SVD联合去噪算法在自行式舞台车台监控系统中的研究应用

4．1 常见随机噪声

4．1．1 热噪声

4．1．2 限带白噪声

4．1．3 闪烁噪声

4．2 信号滤波方法

4．2．1 滤除噪声及伪信号

4．2．2 信号补偿

4．3 自行式舞台车台的位置精度

4．3．1 车台位置精度指标

4．3．2 噪声对车台位置精度指标的影响

4．4 EMD-SVD去噪算法及仿真

4．4．1 奇异值分解降噪原理

4．4．2 经验模态分解

4．4．3 数据处理结果

4．5 本章小结

第五章 接口系统的设计与实现

5．1 VBA简介

5．1．1 宏基础

5．1．2 使用Visual Basic编辑器的主窗口

5．2 ICONICS GENESIS64 OPC DA的对象结构

5．3 通讯模块流程图

5．4 程序实现

5．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文