基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的分布式溫度控制系統(tǒng) 中文

1、附件1：外文資料翻譯譯文基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的分布式溫度控制系統(tǒng) 摘要在過去的幾十年里，溫度控制系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用。本文提出的分布式溫度控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)是基于多傳感器數(shù)據(jù)融合和CAN總線?；趨?shù)估計(jì)的多傳感器數(shù)據(jù)融合的新思想，分布式溫度控制系統(tǒng)被提出了。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是它的普及性，這適用于大規(guī)模溫度控制的許多領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，可靠性，良好的實(shí)時(shí)性和廣闊的應(yīng)用前景 。關(guān)鍵詞：分布式控制系統(tǒng)，CAN總線，智能CAN節(jié)點(diǎn)，多傳感器數(shù)據(jù)融合1 簡介分布式溫度控制系統(tǒng)，已被廣泛的應(yīng)用在在我們的日常生活和生產(chǎn)中，包括智能建筑，溫室，恒溫車間，大中型糧倉，油庫等，這種系統(tǒng)應(yīng)確保

2、環(huán)境溫度保持a在兩個(gè)預(yù)定義的限制之間。在傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)中，我們在溫度傳感器基礎(chǔ)上使用一個(gè)單芯片的計(jì)量系統(tǒng)，再通過RS - 485總線搭建網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)的幫助下，我們可以進(jìn)行集中監(jiān)控和控制。然而，當(dāng)監(jiān)測區(qū)域變的更廣泛或者傳輸距離變得更遠(yuǎn)時(shí)，RS - 485總線的弊端就越來越明顯。當(dāng)監(jiān)測區(qū)域變的更廣泛或者傳輸距離變得更遠(yuǎn)時(shí)，總線傳輸和響應(yīng)速度變低，抗干擾能力變得更糟。因此，我們必須尋求一個(gè)新的通信方法來解決RS - 485總線無法解決的問題。在所有的通信方式中，面向工業(yè)控制的現(xiàn)場總線技術(shù)，可以確保我們突破傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)的通信模式，并建立一個(gè)真正的分布式控制和集中管理的系統(tǒng)2。由于串行通信協(xié)議支持分

3、布式實(shí)時(shí)控制，CAN總線擁有比RS-485更多的優(yōu)點(diǎn)，如更好的糾錯能力，更好的實(shí)時(shí)能力，更低的成本等。目前，它已被廣泛用于分布式測量和控制領(lǐng)域。隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，越來越多的系統(tǒng)開始采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，以提高它們的性能。多傳感器數(shù)據(jù)技術(shù)是一個(gè)把來自多個(gè)來源的數(shù)據(jù)整合成新的信1息的范例，采用這種整合技術(shù)所得的結(jié)果要比以前所有零散部分加起來更好345。此外在當(dāng)代那些有著低成本的分布式網(wǎng)絡(luò)，資源受限的傳感器的系統(tǒng)中，這種技術(shù)舉足輕重，甚至在未來也是未來678。本文的其余部分安排如下：第2節(jié)介紹了分布式溫度控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)CAN總線。第3節(jié)介紹的溫度控制系統(tǒng)的分布式體系結(jié)構(gòu)。第4節(jié)研究智能CA

4、N節(jié)點(diǎn)中基于參數(shù)估計(jì)的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法。最后，第5節(jié)總結(jié)全文。2 CAN總線由于和RS-485相比CAN總線具有更多的優(yōu)點(diǎn)，我們在控制網(wǎng)絡(luò)中采用它來建立分布式溫度控制系統(tǒng)。所有的溫度控制系統(tǒng)的模塊通過CAN總線（ISO / IS，1993年）連接。這種總線有許多屬性，這使得它適合實(shí)時(shí)分布式消息傳遞的應(yīng)用程序。它是一種多重主能力的總線系統(tǒng)，具有以爭奪為基礎(chǔ)非破壞性的仲裁。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移可起源于站點(diǎn)，不論是自發(fā)的還是由于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求。其應(yīng)用領(lǐng)域范圍從高速的網(wǎng)絡(luò)一直到到低價(jià)位的多線路，這些特性的優(yōu)勢提供了一種靈活的方式來管理智能和非智能傳感器系統(tǒng)。數(shù)據(jù)包的標(biāo)識符和站點(diǎn)方位沒有任何關(guān)聯(lián)，但對數(shù)本身而言據(jù)

5、卻帶上了一個(gè)全球性數(shù)據(jù)的編號。幀轉(zhuǎn)移是多點(diǎn)傳送過濾驗(yàn)收，也就是說，所有的站點(diǎn)都能接收數(shù)據(jù)幀，但只有那些具有相關(guān)驗(yàn)證信息的數(shù)據(jù)幀才會被復(fù)制保留。CAN協(xié)議的突出特點(diǎn)之一是它的高速傳輸?shù)目煽啃裕êＣ骶嚯x= 6）。 CAN網(wǎng)絡(luò)提供給節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦?，這樣就保證了數(shù)據(jù)幀同時(shí)都被或都不被節(jié)點(diǎn)接受。任何損壞的幀都會被傳送節(jié)點(diǎn)和任何正常運(yùn)行的接收節(jié)點(diǎn)做上標(biāo)記，這些損壞的幀終止傳輸，然后使用恢復(fù)程序?qū)嵤┲匕l(fā)?？傊?，基于CAN的分布式溫度控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)就是頂呱呱。3 溫度控制系統(tǒng)的分布式體系結(jié)構(gòu)圖1的所示即是溫度控制系統(tǒng)的分布式體系結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，該系統(tǒng)由兩個(gè)模塊組成一些智能CAN節(jié)點(diǎn)和一個(gè)主控制

6、器，它們通過CAN總線互相連接。每個(gè)模塊執(zhí)行分布式架構(gòu)的一部分，以下是每個(gè)模塊在體系結(jié)構(gòu)中功能的簡要說明。3.1 主控制器作為系統(tǒng)的主控制器，PC主機(jī)可以和智能CAN節(jié)點(diǎn)通信。它是專門監(jiān)督和控制整個(gè)系統(tǒng)，如系統(tǒng)配置，顯示運(yùn)行狀態(tài)，參數(shù)初始化，每個(gè)部分之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。更重要的是，我們可以打印或存儲系統(tǒng)的歷史溫度數(shù)據(jù)，這對系統(tǒng)的性能分析是非常有用的。3.2 智能CAN節(jié)點(diǎn)每個(gè)智能CAN節(jié)點(diǎn)的溫度控制系統(tǒng)包括五個(gè)單位：MCU單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換單元，溫度監(jiān)控單元傳感器組，數(shù)字顯示單元和驅(qū)動器冷卻裝置和供熱裝置。智能CAN節(jié)點(diǎn)的工作原理描述如下。在實(shí)際應(yīng)用中，我們把控制目標(biāo)的區(qū)域劃分成許多單元，并使之智

7、能化。CAN節(jié)點(diǎn)分布在一些典型的單元。在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在A/D轉(zhuǎn)換單元的幫助下，MCU單片機(jī)從溫度測量傳感器組收集數(shù)據(jù)。同時(shí)，執(zhí)行基本的數(shù)據(jù)融合算法來獲得更接近真實(shí)值的融合值。數(shù)字顯示單元及時(shí)顯示節(jié)點(diǎn)的融合結(jié)果，這樣我們就可以知道每個(gè)控制單元的環(huán)境溫度差別。主控制器把融合的值和設(shè)定的值作比較，然后智能CAN節(jié)點(diǎn)通過使能相應(yīng)的5 Pau LF，傳感器數(shù)據(jù)融合，智能機(jī)器人系統(tǒng)，第103-106頁，1998。6 Thomopoulos S C.，傳感器集成和數(shù)據(jù)融合，機(jī)器人系統(tǒng)學(xué)報(bào)，第337- 372 頁，1990年。7 Rao B S Y, Durrant-Whyte H F, Sheen J A，一個(gè)完全分散的多傳感器跟蹤和監(jiān)