无线控制器篇1

【关键词】现场总线；无扰切换；设备管理

0.引言

FCS现场总线是连接控制设备与上层自动化控制设备之间的双向串行链路，以其结构和布线简单、数字传输准确可靠、现场信息丰富等特点，在工厂自动化控制中得到越来越广泛的应用。它的全数字化、双向传输、多点通讯，逐步取代之前在工业中广泛应用的DCS集散控制系统。本文采用的是其中的Profibus-DP标准，它是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，为实现工厂综合自动化和现场工艺设备智能化提供了可行的解决方案。

1.设备控制与管理

本文的工艺设备主要分为三类，一类是只需要起停控制的设备，包括除尘器、皮带运输机、搅拌电机等。控制目的是保证正常顺序开停车，以及故障或非正常状况下的连锁停车。另一类是需要调速的设备，包括泵类、风机类、给料机等设备。控制目的是参与到液位、流量、压力等的闭环控制中，以保持运行工况的稳定性。第三类是自成系统的设备，比如破碎机、球磨机、陶瓷过滤机等。这类设备相对较为独立，其信息主要是用于监测，或加入少量的控制。对于前两类设备，与之相连的直接控制设备是变频器、软起动器、马达保护器等控制器。这些控制器接收PLC通过DP总线发出的指令，同时又将设备运行或故障信息反馈给PLC，并在上位机监控画面显示这些状态。上位机画面包含有丰富的信息，包括设备起停操作界面、运行状态信息、趋势曲线等，通过对数据库信息进行统计分析、处理，还可以在上位机中得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率计算，电量水量统计等，实现工厂过程数据可视化及设备管理。不难看出，设备控制顺序是上位机—PLC—控制器—现场设备。

2.控制器与现场设备

对现场设备的电气控制分为就地和总线两种方式。就地控制时，现场设备起停依赖于动力站的变频器、软起动器、马达保护器等控制器接收安装在设备近旁的就地操作箱上的起停按钮或频率给定装置发出的信号；远程控制时，设备起停则依赖于控制器通过DP总线接收的上位机画面发给PLC的指令。无论这两种哪种控制方式，PLC都可以通过DP总线读到控制器中存放的设备运行或故障状态。就地和总线切换过程要使设备平稳的保持原有状态，这种保持，除了像软起和马达保护器这些工频运行的设备不能因转换而停车或启动外，对于正在以某个频率运行的变频设备，切换时还要维持运行频率不变，即无扰切换。由于总线控制的加入，在外部电路及参数设置方面对切换电路予以充分考虑，使得就地/总线无扰切换比用DCS方式更加可靠。

无扰切换电路设计，在没有采用FCS之前，主要通过远程就地切换继电器与主回路接触器通断的时间差，来保证远程就地切换瞬间设备启动回路或运行回路不断电。即切换过程要保证主回路接触器线圈失电、触点断开的时间，要大于切换继电器线圈得电、触点闭合的时间。FCS系统，从电路及程序上，充分考虑切换的顺畅。以变频回路为例。总线/就地切换开关不影响就地启动继电器的动作，通过变频器运行输出继电器，以及总线/就地停止继电器，来保持给变频器的启动信号维持切换之前的状态。为了保持变频器切换前后频率不变，配合以智能操作器，此操作器可显示变频器的频率给定值SV和频率反馈值MV。无论总线还是就地，MV都对应于变频器的实际频率反馈值。SV则不同。就地时，SV显示操作器给变频器的频率设定值；总线时，SV显示的是MV通过操作器自身变送输出的值，与此时PLC通过总线设置给变频器的频率给定值基本一致。在就地切换到总线的瞬间，PLC通过总线将频率实时数据传输给变频器作为频率给定信号；在总线切换到就地的瞬间，则是利用操作器自身的无扰切换功能，操作器接收转换信号后，瞬间将显示的SV的值输出给变频器作为给定频率，从而实现双方向的可靠的无扰切换。

3.PLC与控制器

控制器主要包括变频器、软起动器、马达保护器等。为实现总线控制，需设置控制器参数。除了基本的额定电压、频率、电流、功率因数、总线地址等的设置外，对于变频器，还需要设置起停模式（如惯性、斜坡等）、加减速时间、控制信号源、频率源等；软起动器需要设置起停模式（如电压、力矩）、升降压时间、限流倍数、保护类别、输入输出功能等；马达保护器需要设置操作模式、保护设置、控制设置等。初始设置一般是通过控制器本身的键盘完成。也可以由PLC通过DP总线对控制器参数进行设置和修改，并对控制器的特性进行连续监测与控制。

为对不同控制方式的电机进行统一管理，PLC中设置统一的电机控制变量，包括电机控制类型、控制字、状态字、频率设定、频率反馈、电机电流、电机功率、故障代码。其中电机控制类型中显示变频器控制、软起动器控制、电机保护器控制、普通电机控制等信息。控制字中包括起停电机、故障复位。状态字包括运行/停止、总线/就地、故障、急停、合闸/分闸等信息。频率设定和频率反馈对应于变频器，电机电流、功率、故障代码对应于所有总线控制设备。故障代码是FCS较DCS优势之处，PLC通过总线读取故障代码后，可以对现场装置进行远方诊断，快速判断故障原因，排查故障。

4.上位机与PLC

上位机与PLC的通讯，采用DAServer作为接口，DAServer根据设定时间比如1000ms来读写需要与PLC交互的数据。上位机则是以事件形式读取接口中的数据。这些数据信息的读写，需要上位机进行解码及编码，以对应到特定位，实现PLC中控制字及状态字在上位机画面的显示。对于自成系统的如球磨机等设备，由于自身存在很完备的监控系统，通过通讯读取需要特别关注的参数以显示在画面中。如球磨机的油站、离合器、慢驱电机、主电机等的状态、报警等信息，轴瓦及定子温度、油压油流、振动等信息，陶瓷过滤机的循环泵、加酸泵、真空泵等相关信息。

5.上位机与服务器

上位机与PLC之间的通讯使得画面可以获得设备运行的实时数据。如若需要生产的历史数据或关键的性能指标，则需要从服务器中获得数据。各PLC设备将总线传输的与生产密切相关的设备数据存储到服务器，上位机利用ActiveFactory分析报表工具读取服务器的历史数据，以跟踪生产信息，并对信息进行分析、计算、处理，得到生产设备的历史曲线、台时、整机效率、耗电量、用水量等。工厂过程数据可视化后，管理人员能够在详细的数据趋势及信息基础上，采取行动优化生产过程。生成数据报表及设备管理报表，提高生产绩效。

6.总结

本文利用FCS（现场总线控制系统）中的Profibus-DP总线在工厂的实际应用，从现场设备、控制器、PLC、上位机以及服务器等方面，介绍了FCS对电气设备无扰切换控制及自动化设备管理的实现方法。[科]

【参考文献】

无线控制器篇2

关键词：通用分组无线业务TCP/IP协议协议栈

引言

能用分组无线业务GPRS（GeneralPacketRadioService）是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。以GSM网络作为数据无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用，如无线数据的双向传送、无线远程检测和控制等。典型的应用有：工业控制、环境保护、道路交通、商务金融、移动办公、零售服务等等。

GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，需不需要利用电路交换模式的网络资源；从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

本文设计的GPRS无线通信控制器（以下简称控制器），内嵌了TCP/IP协议栈，采用工业级的GPRS模块；适用于主机没有TCP/IP协议栈，但使用串口通信的情况，例如单片机数据采集传输系统。

1GPRS网络数据的收发

终端设备通过串行方式接到控制器上并与GSM基站通道，但与电路交换或数据呼叫不同。GPRS数据分组是从基站发送到SGSN节点，而不是通过移动交换中心MSC连接到语音网络上。SGSN与网关支持节点GGSM进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络，见图1。来自Internet、标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上。

控制器工作时，用户上位系统向控制器发送工作指令和数据，数据由IP模块进行了TCP/IP协议转换，打成IP数据包，再由MC35模块以GPRS数据包的形式发送到SGSN。

由于GPRS网络工作方式是以IP地址导址为基础的，所以目标服务器端并非接入控制器与终端设备进行连接，只需要简单接入Internet，并具备公网分配的IP地址即可。同时，因为GPRS终端产品本身由网络提供商动态地分配IP地址，在未进入连接待机状态时，其本身是不具备IP地址的（在连接中，模块的IP地址为移动骨干网内局域网IP，无法被公网服务器解析，动态分配的制度使获取比IP地址无意义）。因此在服务器与终端尚未建立连接前，目标服务器难以（可将短信转换为命令内容）对终端设备及控制器进行控制。必须先将控制器进行相应初始化，并由设备终端主动向服务器发送数据，进行连接。

2控制器内部的硬件实现

控制器内部由四部分构成：嵌入TCP/IP的单片机系统、MC35模块、电源部分和外部接口部分。

在设计时，考虑到双串口性能和高速的全静态CMOS设计，嵌入式单片机系统选用台湾Winbond的W77E58芯片作为MCU模块的处理器芯片。它是高速的、与MCS-51指令兼容的、没有多余指令周期的微控制器，在相同时钟频率下，运行同样的指令要比传统的8051快1.5～3.0倍。它完全是静态CMOS设计，工作电压为4.5V～5.5V，有32KB的片内程序ROM，内部有1KBSRAM，最高时钟频率可达40MHz；有双指针、双串口，13个中断源，3个16位定时器。单片机W77E58通过串口1直接与MC35模块相连接，完成对MC35模块的初始化和基于GPRS业务的数据收发功能；同时串口2扩展MAX232标准串口与其它嵌入式系统或PC机进行数据交换。图2是系统的硬件框图。

MC35模块是西门子公司生产的GSM双频GSM900/GSM1800无线模块。它支持2种操作模式：一种是电路交换数据模式CSD，支持语音、数据、SMS和FAX业务；一种是分组交换模式GPRS，采用多时隙，支持CS1-CS4编码。两者最大的区别是，GPRS传输数据时不需要再拨号。2种模式的选择通过AT指令来实现。MC35模块提供40线的ZIF接口方式。

电源部分为单片机系统和GPRS模块提供合适的电源。外部接口部分包括一个8脚数据接口、SMA（射频同轴连接器）天线接口、SIM（SubscriberIdentityModule，用户识别）卡座接口。表1是各引脚的详细说明。

表1外部接口引脚说明

功能名称引脚号I/O信号电平注释

强制复位RST1I/O当模块处于空闲或数据传输状态时，该引脚下拉至0.45V以下（需至少0.1mA的下拉能力），持续3.5s可使系统复位。该引脚同时还作为系统看门狗信号输出，可据此监视系统工作状态fout,min=0.16Hzfout,max=1.53Hz正常情况下，该引脚处于看门狗信号输出状态并且输出电流很微弱（0.01mA），因此必须使其处于高阻状态；不得有外部上下拉电路

RS232RXD2I该组引脚系标准RS232电平信号，可直接与PC机连接如果连接PC机上Internet网，则需要使用CTS和RTS，其它通信方式示不需要这两个引脚

TxD3O

CTS4O

RTS5I

SGGND80SGGND是RS232信号地，在模块内部与GND相连

RS485A6I/O该组引脚系标准RS485电平信号，模块内部已加120匹配电阻模块内部光电隔离电路

B7

为使控制器运行稳定可靠，对其看门狗电路进行了精心设计。

3控制器的软件接口

在本设计中，需要利用TCP/IP协议来完成GPRS业务数据的打包和解包。由于W77E58资源有限，怎样在有限的资源上完成必需的功能，就是嵌入式TCP/IP协议实现的关系所在，也就是合理地简化协议。

TCP/IP协议是一个为广域网（WAN）设计的标准协议套件，可以用一个分成四个层次的模型来描述：数据链路层、互联网层、传输层和应用层。其分层模型及协议如表2所列。

表2TCP/IP协议结构

应用层HTTP、Telnet、FIT、SMTP、SNMP

传输层TCP、UDP

互联网层IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP

数据链路层Ethernet、X.25、SLIP、PPP

应用层（application）负责处理特定的应用程序细节，在本系统中只实现HTTP协议。

传输层（transport）主要为2台主机上的应用程序提供端到端的通信。TCP协议是为2台主机提供高可靠性的数据通信，这里采用TCP传输控制协议。

互联网层（Internet）的功能是寻址、定址、数据打包和安排路径。Internet所有的数据都以IP数据报格式传输，其最大特别是提供不可靠的和无连接的数据包传送服务。在GPRS业务中，每一次链接都会具体分配一个IP地址，因此用ARP/RARP协议完成IP地址与物理地址的映射（即地址解析），用ICMP协议判断网络是否连通。

数据链路层（link）的任务是把要发出的帧送到线路中去，把要接收的帧从线路中取出来。GPRS业务是采用IPOverPPP实现数据终端的接入。这部分功能由单片机控制MC35模块，采用PPP协议实现。

数据打包处理程序处理数据时，每一层都把自己的信息添加到一个数据头中，而这个数据头又被下一层的协议包装到数据体之中。数据解包处理程序接收到GPRS数据时，把相应的数据头剥离，并把数据包的其余部分当作数据体对待。

在应用要求高的场合，通常需要支持完事的TCP/IP协议族，而在嵌入式系统中也是可以做到的；但是，考虑到成本和具体的应用场合，没有必要包括所有的TCP/IP协议族。可以看到，采用TCP/IP协议需要对它进行合理的裁剪，以满足小ROM系统的情况。

系统在利用MC35模块的GPRS业务浏览HTTP等功能之前，必须先激活GPRS网的PDP连接。单片机通过正确的AT指令和GPRS命令集对MC35模块进行初始化和数据的接收发送，其工作流程如图3所示。

单片机上电复位后，首先对MAX232进行初始化，完成与外接模块协商处理，如波特率、是否有奇偶校验等。接着，通过串口1对MC35模块进行初始化，检查诸如SIM卡情况、GPRS网络覆盖情况、信号情况等。接下来，进行中断扫描，监控是否有数据到来。有关数据时，如果是外部数据，就启动数据打包处理过程；如果是GPRS数据，就启动数据解包处理过程。如果没有数据，系统则进入节电模式。在数据打包处理过程中，如果检测到系统的信号不好，网络连接不畅通，或者不是GPRS网络覆盖区，将进行数据发送缓存处理，同时将数据放进发送队列等待发送。

无线控制器篇3

ZigBee联盟定义了一套灯光无线控制规范，从而保证今后各个生产商的相关产品都可以互联互通。由于现阶段相关无线控制芯片和模块价格还不能满足民用市场的需求，因此，ZigBee灯光控制的应用目前主要面向智能大厦和高档住宅。随着技术水平的不断完善，相关产品的价格会逐步降低，巨大的民用市场将是最终的发展方向。

二、ZigBee灯光控制的特点

标准――ZigBee灯光定义了灯光开关、调光器、感测设备的规范，保证各个厂商相同产品间的混用或互换，从而保障生产商和用户的利益及成本投入。

网络――ZigBee网络的最大特点就是布网和建网灵活。原则上说，无论是灯光开关、调光器、遥控器，还是感测器都可以作为网络的协调器或路由器。经过合理布局，保证建筑物内没有无线通讯的盲区。

自由――通过ZigBee网络协调器，用户可以在任何时候方便地添加、删除照明设备，任意组合各类控制器与照明设备的对应关系，最大限度地展现无线控制的优势特点。

延伸――ZigBee网络技术是短程无线控制网络的发展趋势。无论是智能楼宇还是今后的民用住宅，安防、家电控制、老人及儿童保全都会用到ZigBee无线控制网络。ZigBee灯光控制网络非常容易就延伸到了这个大网络之中。

三、赫立讯ZigBee灯光演示系统组成

机械及无线灯光开关（SW）

1）代替原来的普通机械开关，可实现多路灯光的集中和独立控制；

2）接收遥控器的控制指令，实现多路灯光的无线开关控制；

3）兼备无线网络的协调和路由功能。

无线灯光亮度调节器（D）

1）用无线方式调节灯光的亮度（本地）；

2）接收遥控器的控制指令，实现灯光亮度的无线遥控调节；

3）接收亮度传感器的感测信号，根据环境亮度调节灯光的明暗；

4）兼备无线网络的路由功能。

无线灯光开关及亮度调节遥控器（REM）

1）以无线方式集中或分级控制多组（多个房间）灯光开关；

2）通过无线灯光亮度调节器调整灯光的亮度；

3）无线网络的终端设备。

无线亮度感测器（SENSOR）

1）检测环境的亮度信息，以无线的方式传递相关数据；

2）无线网络的终端设备。

四、演示系统模拟场景

无线遥控集中和分组控制――模拟一个遥控器对房间1和房间2的所有灯光集中开关；模拟一个遥控器对某一个房间灯光的单独开关。

动态灯光设备加入的过程――在原有网络基础上（SW1、SW2、REM1）再增加一个灯光设备（D）；模拟遥控器对可调灯光的控制过程。

多点对多点的控制方式――在原有网络的基础上再增加一个遥控器（REM2），这样两个遥控器都可以完成相同的工作（模拟多个遥控器的应用）。

亮度感测器与灯光亮度的关联――根据亮度感测器（SENSOR）的信号，自动调整房间内灯光的亮度变化。

无线控制器篇4

关键词：电气柜；散热与除尘；无线传感器网络

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.121

目前，电气自动化技术已成为工业发展的主要推动力，电气柜作为电气工业的基本器件得到了广泛应用，老式电气柜存在灰尘堆积难清除和监测时效性差的问题，严重影响电气柜及其内部元件的正常运作，因此对电气柜实行在线监测除尘势在必行。

1传统电气柜的结构设计

电气柜采用高质量的电气元器件，具有质量可靠、耐用的特点，它所使用的保护控制仪，利用现代计算机技术，对三相电流连续巡回检测并数据处理，可提供可靠的欠载、过载、短路、断路、三相电流不平衡保护等，在设备正常运行时能准确交替显示三相电流值及控制电压值，设备停机时能把断电瞬间的三相电流值和控制电压值保存起来，为分析设备工作情况和查找故障原因提供了方便。

传统的电气柜柜体相对封闭，仅有排气扇，排气孔狭窄，数量稀少，内部结构相对集中于底板，元件间距窄，散热性能较差。因此，控制柜在长期运行过程中，内部灰尘的积聚以及运行过程中产生的热量散发，不可避免的对控制柜的正常运行产生一定影响。此外，传统的电气柜除尘装置中没有针对温度的无线传感器网络在线监测系统，使得在除尘过程中存在资源浪费，消耗成本的现象。

2电气控制柜的除尘问题与改进

电气控制柜设备的防尘和除尘十分重要，目前一般的除尘方式，大多只是简单地用风机吹扫或采用吸尘器吸尘，导致除尘十分不便。

传统的电气控制柜为了提高散热效果，均在柜体上开设散热孔，内部安装散热风扇，这样虽然能够提高散热效果，但灰尘必然会散热孔内进入柜体内部，所以若要从根本上实现防尘，必须将控制柜做成全封闭的，由此可见，散热与防尘这两个功能在设计上往往出现矛盾。

采用改进后的全封闭结构的新型电气控制柜，通过大面积安装在柜体内外的石墨散热片，实现柜体的封闭式散热。另外，其内置喷气式除尘结构，除尘操作简单，效率高。在柜体内外壁加入导气管，对柜体内灰尘进行吸收。同时为了防止灰尘对导管进行堵塞，在外置导气管旁加入气泵和弹簧增压气囊。在输送管道中气流流速越大，颗粒在气流中的悬浮分布越均匀；气流速度越小，粉尘则更容易接近管底，形成停滞流，直至堵塞管道。弹簧增压气囊可提高柜体内的流速，使粉尘分布更加均匀，防止其堵塞导管。在导管的选择上，采用了水平输送管和垂直输送管，当导管内气流足够大时，垂直导管内气体的升力可以平衡粉尘的重力，使得粉尘流均匀分布。

与传统控制柜除尘装置相比，采用上述技术所产生的有益效果是：

（1）采用全封闭的柜体结构，正常使用状态下能够隔绝外界灰尘，在散热结构上，利用导热能力极强的石墨散热片，双向风扇在正常使用状态下不断驱动柜体内部的空气流动，这样空气的热量就能够很快的传导到石墨散热片上，与传统的散热结构相比，通过大面积的石墨散热片能够间接实现内外空气的热传导。（2）当需要对柜体内进行除尘时，开启封盖，气泵通过导气管向柜体内喷气，而弹簧增压气囊和电磁开关阀能够形成脉冲气流，脉冲气流有利于将灰尘吹起，扬起的灰尘可以通过双向风扇将其从通孔窗处排出。（3）喷气管为蛇形定位软管，这样可以很好的适应不同装配位置的控制柜，使喷气管的位置正对需要除尘的零件。（4）聚四氟乙烯材质具有极强的非粘性能，可防止或者减少灰尘的附着，当柜体受到雨淋时很容易冲洗干净，有利于提高散热效果。

3无线传感器网络在电气控制柜系统的应用

（1）无线传感器网络监视概述。电气控制柜除尘散热系统的无线传感器网络是由监测中心、控制器、无线传感器节点部分、无线传感器网络监控平台组成。灰尘光纤传感器作为传感器节点定时监测灰尘堆积情况，然后立即传送到系统的监测预警中心和网络监控平台，计算机会自动检查和处理被监测物理量的信息，当温度或者灰尘厚度超过一定指标时，系统会自行启动电气控制柜的排气扇和增压气阀，来实现电气柜内部的除尘和散热功能，同时可在监控区域对电气柜内除尘和散热进行实时监控和灵活操作。

（2）各h节概述。传感器节点是整个监控系统的基本组成单位，主要由电源模块、无线通信模块组成。按照电气柜的需要，选取灰尘光纤传感器，光纤灰尘传感器作为传感器节点，在电气柜的除尘无线网络监测实际运行中，传感器节点所接收的模拟信号、温度、灰尘堆积厚度等数据会通过节点内所内置A/D转换器装换成相应的数字信号，传输至计算机监测预警系统中。通讯方面使用蓝牙技术建立无线互联网络，蓝牙技术的成本低、消耗少，一般的蓝牙无线互联网技术所采用的是2.4GHzISM许可频率波段，单片机和蓝牙模块的通讯通过uart口，选择是否与其它接口构成无线互联网。

预警系统和传感器节点形成局部网络，主要采用了Zigbee技术，性价比高，综合效益好，可降低功耗成本，增强网络的可靠性。

无线传感器网络的的性能和通信质量，可通过PRR数值来表示，数值较高说明通信质量较好，根据实际经验来说，此线路的通信质量也和通信距离有关，通信距离越长，则通信精度又会随之下降。

4结束语

基于上述分析，将无线传感器节点和监测装置用无线互联网相连接，组成无线传感器网络监测平台，并且将电气柜的电磁开关阀与监测装置相连接，传感器节点发出预警信号，电磁开关阀启动，联动风扇和电磁增压气泵同时启动，一方面通过通孔在风扇的带动下将灰尘排出，另一方面增压气泵不断鼓气和吸气，在导气管中组成循环气流，可以有效除尘，双面作用提高除尘的效率。从纯机械除尘的角度有效改善了封闭电气柜体内部的尘土问题，而且机械除尘法材料简单，节约成本，尤其是创新的将互联网技术融入除尘过程中，有效解决了以往电气除尘的实时性差和资源浪费问题。

参考文献：

无线控制器篇5

关键词：CDMA；H∞Э刂评砺郏灰糯算法；SINR

中图分类号：TN958文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)11-060-03オ

TheFilterDesigninWirelessCommunicationSystembyH∞ControlTheory

LIChong,LIDing,YAOJun

(CommunicationandElectronicInformationResearchInstitute,HarbinInstituteofTechnology,Harbin,150001,China)オ

Abstract：Inthesystemofwirelesscommunication,itissignificanttominimizetheworse-casevarianceofthereceivedSINRcausedbychannelfading,MAI,AWGNandsoforth.Firstly,thispaperdepictsthemodelofCDMA.Then,aloopfilterisdesignedbyH∞controltheory.GeneticAlgorithm(GA)isadoptedtosolvetheproposedloopfilter.Toconfirmtheperformanceofthedesignedfilter,asimulationresultisgivenintheend.

Keywords：CDMA;H∞controltheory;geneticalgorithm;SINR

在无线通信系统中，CDMA技术受到越来越多的关注，功率控制也随之成为热点问题。其主要思想就是通过控制调整每个移动通信单位的发射功率，从而减小通信单位之间的干扰(MAI)和信道衰落，达到一定的通信质量。在过去的十多年里，许多学者对功率控制问题做了较深入的研究，例如Ariyavisitakul等，他们提出了固定步长和可变步长的功率控制机制[1]。

在功率控制系统中主要存在两个问题：功率控制回路中的时间延迟干扰和信道中不可确定的外界干扰，如信道衰落，MAI，非线性环境干扰等。针对如何解决以上两个问题，很多方法已经被提了出来，如SmithPredictor在通信系统中的应用可以比较理想地解决回路时间延迟干扰[2]。本文提出了一种基于H∞Э刂评砺鄣姆椒ǎ在无线通信系统中设计出一个回路滤波器，从而克服不确定外界干扰对功率控制的影响。

1功率控制回路模型

本文中的CDMA功率控制闭环回路模型如图1所示[3,4]。其中接收机由4个部分组成：SINR测量电路，SINR比较器，回路滤波器，编码器。SINR测量电路对接收到的SINR进行测量并给出测量值y(k)。该测量值会受到测量算法的影响，例如计算复杂度，测量时长等。在实际的通信系统中，会引入SINR测量误差nm(k)。SINR的测量值之后会和目标SINR值t(k)比较，并得到差值e(k)，即e(k)=t(k)-y(k)。之后e(k)被送到F(z)中，并计算出功率更新控制值u(k)，即u(k)=F(z)e(k)。u(k)随后进入编码器。在编码环节，会产生量化噪声q(k)。量化后得到的信号(k)，即(k)=u(k)+q(k)，被发送到信道中并受到反馈噪声nf(k)的干扰。发射机主要由3部分组成：译码器，功率放大器，功率限制器。则由发射机发射的信号X(k)为:

И

X(k)=X(k-1)+(k-1)+nf(k-1)[JY](1)

И

发射信号X(k)通过上行信道传给接收机，并受到MAIm(k)，加性高斯白噪声(AWGN)nc(k)和信道衰落f(k)的影响。其中，干扰MAIm(k)是受到前一次的发射功率X(k)的影响。由于发射信号X(k)是变化的，所以m(k)б彩遣晃榷ǖ摹＊

图1功率控制系统模型

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2.1CDMA通信系统模型的简化

为了方便滤波器设计的说明，本文假设:

2.2滤波器设计

设将要设计的回路滤波器为:

И

F(z)=c0+c1z-1+c2z-21+d1z-1+d2z-2[JY](4)

И

根据图2所示的回路系统框图，SINR跟踪误差:

在此，标记干扰w1(k)和w2(k)的功率谱分别为φw1(w)和φw2(w)。Ц据公式(5)，可得到其频谱公式:

φe(w)=G1(ejw)2φw1(w)+G2(ejw)2φw2(w)[JY](7)

И

则SINR跟踪误差e(k)У姆讲钗:

σ2e[WB]=12π∫+π-πG1(ejw)2φw1(w)dw+

[DW]12π∫+π-πG2(ejw)2φw2(w)dw[JY](8)

И

在实际的CDMA通信系统中，w1(k)和w2(k)的功率谱是不确定也是不可知的，所以像基于传统理想滤波器如Kalman滤波器就得不到理想的应用。这便类似于极小极大H∞最优化问题。对于稳定的有理方程C(z)，其无穷范数定义为[5]:

И

C(z)锚supw∈\[-π,π\]C(ejw)[JY](9)

И

则SINR跟踪误差的方差上限值为:

对于式(13)，很难得到满足条件的关于c0,c1,c2,d1,d2У慕馕鼋猓而且可能会在求解过程中出现局部极小值。所以，为了获得全局最优解，本文采用遗传算法[6]来对┦(12)求解。

3仿真

3.1遗传算法求解

在仿真试验中，遗传算法中的参数设定如下：

N=40B=15bGen=100

其中N是参与该算法的总体，B为用来代表每个欲求系数(c0,c1,c2,d1,d2)的二元符号序列的长度，Gen为该算法中遗传的遗传代数。求解结果如表1所示。

表1H∞回路滤波器设计结果及权重ρУ挠跋於泉

3.2回路滤波器抗干扰效果仿真分析

在该仿真中，本文采用MonteCarlo仿真，仿真50次。其中，目标SINRt(k)设为8dB，反馈信道BERPb设为10-3。在单个手机通信系统中干扰MAI可以近似地看作常数。信道干扰用标准差从0.5~2dB的高斯白噪声仿真。仿真结果如图3所示。

图3抗干扰效果仿真比较

由仿真结果可以看出，加有本设计的回路滤波器的通信系统比原来的系统有更好的抗噪声干扰性能，特别是在信道噪声的干扰较大时，其效果更加明显。

4结语

本文描述了CDMA系统的简化结构。通过H∞控制理论，设计出了该无线通信系统的回路滤波器，并分析了[CM(22*2]其在抗信道干扰中的作用。由于在本文中没有考虑回路[CM)][LL]时间延迟对功率控制造成的影响，且通过遗传算法求解设计的H∞回路滤波器，故该设计滤波器的思想不仅可以应用在CDMA通信系统中，在TDMA，FDMA，地域和卫星通信中也可以得到一定应用。

参考文献

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［6］ChenBS,LeeBK,PengSC.MaximumLikelihoodParameterEstimationofF-ARIMAProcessesUsingtheGeneticAlgorithmintheFrequencyDomain\[J\].IEEETrans.SignalProcessing,2002,50:2208-2220.

作者简介

李崇男，1985年出生，本科。研究方向为无线通信系统，信号识别。

李鼎男，1985年出生，本科。研究方向为宽带多媒体卫星的纠错编码与星上交换，低轨卫星的信道特性与模型。

无线控制器篇6

无刷电动车控制器接线说明：

电源输入。粗红色线为电源正端，黑色线为电源负端，细橙色线为电门锁。电机相位。粗黄色线为U，粗绿色线为V，粗蓝色线为W。转把信号输入。细红色线为正5伏电源，细绿色为手柄信号输入，细黑色线为接地线。电机霍耳。细红色线为正5伏电源，细黑色线为接地线。刹车。细黄色线为柔性EABS，细蓝色线为机械刹，细黑色线为接地线。传感器。细红色线为正5伏电源，细黑色线为接地线，细绿色线为传感器信号输入。仪表。细紫色线。巡航。细棕色线。限速。细灰色线。自动识别开关线。细黄色线。

（来源：文章屋网）