matlab与钻井平台,基于MATLAB环境下采用C8051F060实现钻井井眼姿态监测系统的设计...
使用串口進(jìn)行讀寫操作時,還需注意的一點(diǎn)就是對串口數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式屬性(Parity)的設(shè)置,如果該設(shè)置與下位機(jī)軟件不匹配,將造成讀寫錯誤而又難以查找原因。
5.2 GUI界面中activx控件的使用
在MATLAB的GUIDE中所提供的基本控件非常少,難以滿足本系統(tǒng)的需要。因此本系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)中的Activex控件FlexArray、FlexGrid實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在表格中的顯示,調(diào)用axes控件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)圖形繪制。
本程序中用到的控件(包括Activex控件),在其創(chuàng)建及屬性設(shè)置過程中,使用了全程序法、GUIDE屬性法和兩者相結(jié)合的方法。全程序法是只借助MATLAB提供的句柄功能創(chuàng)建及設(shè)置控件。而GUIDE屬性法類似VB的設(shè)計(jì)風(fēng)格,容易上手,但是這種方法使得m文件過于依賴fig文件。兩者結(jié)合的方法使得設(shè)計(jì)更加靈活。下面以GUIDE屬性法和全程序法相結(jié)合的方法創(chuàng)建、調(diào)用FlexArray控件為例,講解本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示部分。基本控件的操作比較簡單,在此不進(jìn)行詳述。
FlexArray控件的全稱是,該控件的文件即C:\WINDOWS\System32\VSFLEX3.OCX,如果本機(jī)上沒有的話,可以到網(wǎng)上下載,或到其他機(jī)子上復(fù)制,然后使用regsvr32.exe注冊即可。做好這些準(zhǔn)備工作之后,點(diǎn)擊GUI左側(cè)的工具箱中的Activex按鈕后,在設(shè)計(jì)區(qū)拖拉,彈出“Select an Activex Control”對話框,對話框中的“Activex Control List”列表框列出了在當(dāng)前計(jì)算機(jī)上注冊的所有Activex控件,在該列表框中選中 控件,單擊“Create”按鈕,該控件便在GUI的空白編輯區(qū)被創(chuàng)建。
創(chuàng)建成功后,GUI自動為該控件生成的句柄做為圖形窗口句柄handles的成員被存儲,對于第N個被創(chuàng)建的Activex控件,其句柄為handles.activexN,以后借用該句柄就可以通過函數(shù)來調(diào)用對應(yīng)的Activex控件。控件的屬性設(shè)置可以通過雙擊控件或者右鍵菜單打開屬性設(shè)置窗口來進(jìn)行,也可以通過在m文件中通過set命令設(shè)定。通過get可以獲取Activex控件的屬性。
要讀取或設(shè)定FlexArray控件表格中某單元格的內(nèi)容時,首先通過handles.activexl.row=i;handles.activexl.col=j;語句指向目標(biāo)單元格,然后通過fa=get(handles.activexl,′text′);fa=str2num(fa);語句將目標(biāo)單元格中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)值賦給變量fa.通過set命令設(shè)置目標(biāo)單元格中的內(nèi)容,也可以設(shè)置固定欄標(biāo)題,只是注意對于行固定欄的行號是0,列固定欄的列號是0。
5.3 濾波處理及圖形繪制
如果使用采集到的傳感器輸出數(shù)據(jù)直接計(jì)算井眼姿態(tài),將會造成較大的誤差。主要原因是:(1)在鉆進(jìn)中,由于鉆進(jìn)環(huán)境惡劣,振動和旋轉(zhuǎn)都會對傳感器輸出造成較大影響;(2)電路本身的電氣噪聲,對采集數(shù)據(jù)存在一定的影響。
在消除旋轉(zhuǎn)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響后,再借助MATLAB語言實(shí)現(xiàn)濾波功能,具體實(shí)現(xiàn)流程如下:根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在MATLAB的FDAtool工具箱中設(shè)計(jì)濾波器,濾波效果與實(shí)際情況吻合后,將該濾波器的傳遞函數(shù)使用MATLAB語言實(shí)現(xiàn),添加到“數(shù)據(jù)處理”功能按鈕對應(yīng)的程序中,完成數(shù)據(jù)處理的全部功能。
將濾波前后的數(shù)據(jù)借助axeS控件繪圖顯示,可以看到數(shù)據(jù)處理前后對真實(shí)井眼姿態(tài)描述的差異。
6 、應(yīng)用實(shí)例
本系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于智能旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn),圖3是在室內(nèi)直井鉆井平臺上進(jìn)行模擬鉆井實(shí)驗(yàn)的鉆進(jìn)過程中,利用本軟件進(jìn)行操作的截圖。該圖較好地展示了該軟件的功能:數(shù)據(jù)、命令的雙向傳輸及顯示、數(shù)據(jù)的后續(xù)處理功能。圖中曲線顯示區(qū)域黑線代表的是采集到的y軸重量加速度的數(shù)值GY,紅線代表的是經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的GY,不難發(fā)現(xiàn),后者的波動范圍明顯縮小,曲線更為光滑。然后利用處理過的三軸加速度數(shù)值,對鉆井工具的空間姿態(tài)角進(jìn)行計(jì)算,能夠得到與實(shí)際情況較為吻合的空間姿態(tài),為礦井的鉆進(jìn)中空間姿態(tài)的準(zhǔn)確測量,提供了一個可供借鑒和參考的方法,能夠使鉆井過程中減少停鉆次數(shù),為提高鉆井效率和鉆井安全增加了保證。
總結(jié)
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