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1、基于实时嵌入式操作系统的软测量软件包 冯 瑞,等niversityofVirginia,2001第一作者魏立峰,男,1962年生,1984年毕业于浙江大学,1987年于东北大学获硕士学位,现为中国科学院沈阳自动化所在读博士研究生,副教授;主要从事智能测控技术、实时系统的研究与应用。 收稿日期:2001-12-01。基于实时嵌入式操作系统的软测量软件包TheSoftMeasurementSoftwarePackageBasedonRealTimeEmbeddedOperatingSystem冯 瑞 黎达宇 邵惠鹤(上海
2、交通大学自动化研究所,上海 200030)摘 要 介绍了基于实时嵌入式操作系统的软测量软件包的设计原理、系统框架、关键技术及核心算法。利用面向对象技术、多线程技术、动态链接技术在嵌入式操作系统WindowsCE上开发了软测量软件包。该软件包具有开放性、实时性和通用性。关键词 软件包 软测量 嵌入式操作系统 过程控制AbstractThedesignprinciple,systemframe,criticaltechnologiesandkernelalgorithmofthesoftwarepackageofsoftm
3、easurementbasedonrealtimeembeddedoperatingsystemareintroduced.Byusingobject-orientedtechnology,multiplethreadtechnology,anddynamiclinkagetechnology,asoftwarepackageofsoftmeasurementisdevelopedonembeddedoperatingsystemWindowsCE.Thesoftwarepackagefeaturesopen,real
4、timeandcommon-use.KeywordsSoftwarepackageSoftmeasurementEmbeddedoperatingsystemProcesscontrol[3]备、机电一体化产品等并不适用。另外,标准工业0 引言PC造价太高也限制了它在一些成本低下的工业中的在实际控制系统中,由于工艺和技术的限制,许应用。基于模块化设计方法的嵌入式工业PC及相应多过程中重要的过程变量难以实时在线检测。为了解的嵌入式系统具有集成度高,体积小,反应速度快,智决这个问题,出现了各种在线分析仪表,并用硬件予以能化
5、高,稳定性好以及可靠性强等特点,已经被广泛应[4]实现。但是由于开发费用高,硬件投资大,原理复杂等用于通信、智能设备、机器人、工业和军事等领域。原因,除了在少数特殊情况以外,并没有被工业控制界在嵌入式工业PC上实现软测量技术,既可以实现在线广泛接受和采纳。分析仪表的功能,又可以使开发费用和硬件投资大大高级过程控制的出现和普及,直接促成了软测量减小,已经成为实现软测量技术势在必行的方向。技术的形成和发展。软测量技术主要解决工业过程控1 软测量系统软件及硬件环境制中过程变量的检测问题。软测量方法就是先建立待测变量与其它一些
6、可测或易测的过程变量之间的关1.1 软测量系统软件框架系,通过对可测变量的检测、变换和计算,间接得到待基于嵌入式系统实现的软测量软件包总体框架如[1,2]测变量的估计值。软测量系统功能、实现方法的图1所示,测量装置在工业现场采集的数据送到软测相似性使开发通用软测量软件包成为可能。量软件包中进行最优估计;控制装置根据软测量软件目前软测量技术的实现基本上是基于普通PC和包估计出的变量值对工业过程进行控制。系统实现以工业计算机,但由于普通的PC因种种原因不适应恶劣下功能:从测量装置得到用于估计主变量的辅助变量;的工业过程环境
7、,而工业计算机虽然在适应恶劣环境对辅助变量进行数据处理;通过核心算法得到待估计方面比普通PC要强许多,但这种标准结构的工业PC变量的最优估计值;以各种图形化的形式显示辅助变存在体积和功耗太大等局限性,因此在许多嵌入式应量和估计变量的信息,使操作者直观方便的对系统进用场合,如航天产品、智能仪器仪表、医疗设备、通信设行监控;主变量最优估计值送至控制装置作为控制变29©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.《自动化仪表》第23卷第9期 20
8、02年9月量;对软测量系统进行在线组态,实现系统与具体生产别以动态链接库的形式存在,可以方便地进行扩展。过程的完美结合。整个软件包的核心部分是系统调度其中,矩阵计算提供了估计算法中可能用到的基本矩模块,主要有两部分功能:①实现以上各模块实时调阵计算函数。最优估计算法是对待估计变量进行最优度;②利用多线程技术实现对多个软测量模块的待
