開題報告模板

1、*大學(xué)碩士學(xué)位論文開題報告書論文題目： 研究方向： 學(xué)科專業(yè)： 學(xué) 號： 研究生姓名： 導(dǎo)師姓名： *研究生學(xué)院制論文題目：*1.選題的意義發(fā)動機關(guān)鍵參數(shù)的在線監(jiān)測，對保證其安全運行、事故預(yù)判和狀態(tài)分析具有重要意義，論文研究實現(xiàn)對發(fā)動機主要系統(tǒng)包括：發(fā)動機功率系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，基于嵌入式技術(shù)進行實時檢測、記錄、分析與工作狀態(tài)判斷。具體檢測內(nèi)容如下：（1）發(fā)動機功率系統(tǒng)發(fā)動機的輸出功率是直接反應(yīng)設(shè)備動力性能的指標，也是發(fā)動機的主要參數(shù)之一。通常所說的發(fā)動機功率是指發(fā)動機在額定工況下的實驗室功率，表示發(fā)動機最大對外做功的能力。發(fā)動機的功率與轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間存在著一定關(guān)系1。由于在線

2、監(jiān)測各個氣缸的轉(zhuǎn)速和瞬時轉(zhuǎn)矩存在著困難，不易實現(xiàn)，所以通過檢測各缸的溫度情況來判斷各缸運行狀態(tài)是否正常。發(fā)動機在正常運行下，各缸的溫度保持相對一致，溫度差值在一定范圍內(nèi)，一旦某氣缸溫度出現(xiàn)嚴重偏離溫度差值范圍，實時發(fā)出預(yù)警。（2）潤滑系統(tǒng)要保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)，必須設(shè)法盡量減少零件表面的摩擦。潤滑系統(tǒng)中利用機油泵，使產(chǎn)生壓力的機油連續(xù)不斷的壓送到摩擦表面上去。通過檢測機油泵端口的機油壓力情況來分析當(dāng)前的潤滑狀況。如果機油壓力值偏高，說明零件之間的摩擦使溫度升高，潤滑系統(tǒng)可能出現(xiàn)問題，及時檢查相關(guān)零件，避免發(fā)生不必要的損失。同時機油品質(zhì)也會相應(yīng)影響潤滑效果。（3）冷卻系統(tǒng)通過在水箱放置溫度傳感器，

3、當(dāng)溫度傳感器的電阻值隨冷卻液的溫度變化時，信號線上的電壓也隨之發(fā)生改變，通過這種方式來檢測循環(huán)水溫冷卻效果。如果水溫過高，檢查散熱風(fēng)扇運行情況。發(fā)動機定期檢測是科學(xué)技術(shù)進步與技術(shù)管理相結(jié)合的產(chǎn)物，它是對各種發(fā)動機，視其類型、技術(shù)狀況、使用條件和強度而制定的定期檢測制度2。但是在定期維護中，一般采用傳統(tǒng)儀表檢測，對于復(fù)雜的發(fā)動機，很容易造成系統(tǒng)接線龐雜、工程周期長、安裝費用高和維護相對困難的問題。并且模擬信號通過傳統(tǒng)儀表的傳送，精度也會大大降低，與此同時操作人員不能方便地了解現(xiàn)場儀表的運行狀況，不利于控制調(diào)節(jié)作用的實施3。與傳統(tǒng)儀表的定期維護相比，在線監(jiān)測系統(tǒng)則更具有優(yōu)勢：可靠性能高，數(shù)字信號傳

4、輸抗干擾強，精度高；操作性好，操作人員可直觀通過LCD液晶屏了解到發(fā)動機運行情況來實現(xiàn)對故障的診斷和控制過程監(jiān)控;發(fā)動機狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，以包括傳感器在內(nèi)的儀表設(shè)備和計算機為技術(shù)手段，結(jié)合監(jiān)測對象的特殊性，有針對地對各種運行參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測，對設(shè)備狀態(tài)做出實時評價，對故障提前預(yù)報并做出診斷，變故障停機為計劃停機，減少停機或避免事故擴大化，使設(shè)備的維修管理從計劃性維修、事故性維修逐步過渡到以在線狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修，提高了設(shè)備管理現(xiàn)代化水平，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益4?；谇度胧郊夹g(shù)的發(fā)動機運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)就是要求檢測設(shè)備可以在不解體發(fā)動機的前提下完成檢測和診斷，并且可以在簡單條件下檢測、診斷出

5、發(fā)動機的各種性能參數(shù)、分析推理出可能出現(xiàn)的故障，為全面、準確評價發(fā)動機的使用性能和技術(shù)狀況提供可靠依據(jù)。然而過去對于發(fā)動機運行狀態(tài)的檢測多是限于某個部分，或某個系統(tǒng)的獨立虛擬檢測儀器，并且這種儀器相對碩大笨重，倘若要檢測多個系統(tǒng)，會消耗更多的人力和物力。雖然以單片機為主體的檢測設(shè)備比一些獨立虛擬檢測儀器智能和簡易了許多，但它本身也存在著或多或少的問題。由于單片機本身系統(tǒng)一般都要求用自己的仿真程序、編譯程序和調(diào)試程序以及專用開發(fā)裝置。特別是對于綜合故障診斷系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)的處理能力和內(nèi)存容量很難滿足功能的需要。于是基于嵌入式技術(shù)的發(fā)動機檢測系統(tǒng)逐漸成熟。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基

6、礎(chǔ)，軟硬件可裁減，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用軟件等部分組成，用于實現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視和管理等功能5。發(fā)動機運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)能夠準確可靠地檢測出發(fā)動機的基本運行狀態(tài)參數(shù)，一旦發(fā)生故障，自動發(fā)出報警信號。發(fā)動機的各個運行參數(shù)以及故障報警狀態(tài)可以在高分辨率的LCD上顯示。因此，操作人員可以輕松通過觸摸屏像操作電腦一樣來設(shè)定和查看相關(guān)參數(shù)，有利于及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運行故障，提高設(shè)備可靠性。本課題將嵌入式技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動機運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，采用32位ARM微處理器為核心，并且引入了Linux

7、操作系統(tǒng)。通過傳感器采集到檢測現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過CPU處理后，可以顯示在高分辨率的彩色LCD上。在GUI（圖形用戶界面）技術(shù)的支持下，可以通過豐富的圖形界面功能，用曲線或表格的形式顯示運行狀態(tài)參數(shù)的變化趨勢，具有便捷的可視性和操作性。操作功能通過點擊觸摸屏來實現(xiàn)，可以象操作Windows桌面一樣，實現(xiàn)對菜單、滾動條、列表框、按鈕等控件的操作。數(shù)據(jù)的記錄完全脫離PC機，以文件的形式存儲在海量存儲器中，也可以通過USB接口用U盤或移動硬盤導(dǎo)出。2.簡述選題背景及在該領(lǐng)域的水平目前國外的發(fā)動機檢測技術(shù)正在向智能化、自動化、精密化和綜合化方向發(fā)展，應(yīng)用新技術(shù)，開拓新領(lǐng)域，研制新的檢測與診斷設(shè)備已成為

8、國外發(fā)動機檢測與診斷技術(shù)發(fā)展的標志6。我國從60年代開始進行汽車監(jiān)測技術(shù)方面的研究工作，當(dāng)時交通部主持進行了汽缸漏氣檢測儀、點火等檢測儀器的研究、開發(fā)。70年代，發(fā)動機不解體檢測技術(shù)及設(shè)備被列為國家科委的開發(fā)應(yīng)用項目，其中有交通部主持研制開發(fā)的發(fā)動機綜合性能檢測儀。進入80年代，隨著檢測和診斷技術(shù)的快速發(fā)展，對檢測診斷技術(shù)和設(shè)備的需求也與日俱增，我國研制開發(fā)了發(fā)動機綜合分析儀。為了配合檢測工作，國內(nèi)也發(fā)布實施了有關(guān)的國家標準、行業(yè)標準和計量鑒定規(guī)程2。我國檢測技術(shù)在發(fā)展過程中依然存在著一些問題，如普遍重視硬件技術(shù)，忽略或是輕視了難度大、投入多、社會效益明顯的檢測方法、限值標準等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究

9、7。與國外的檢測技術(shù)相比，我國的檢測設(shè)備在測試精度、操作便捷性、界面友好性、和智能化診斷方面還存在較大差距8，所以要在檢測設(shè)備智能化方面加快發(fā)展速度。隨著信息技術(shù)和管理的進步，發(fā)動機監(jiān)測系統(tǒng)也將實現(xiàn)真正的網(wǎng)絡(luò)化信息化，從而做到信息資源共享、硬件資源共享、軟件資源共享。例如：國產(chǎn)EA1000型發(fā)動機綜合參數(shù)檢測儀，它由信號提取系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、采控與顯示系統(tǒng)三部分組成。由于該檢測儀檢測的參數(shù)過多過細，操作極其復(fù)雜，使機器的使用性帶來不便，并且不具有人機界面，必須要通過PC機才能完成操作過程，以至于使用的普遍性不高。嵌入式技術(shù)的出現(xiàn)剛好可以解決以上存在的問題。嵌入式技術(shù)核心是圍繞嵌入式應(yīng)用開發(fā)的

10、處理器、嵌入式實時操作系統(tǒng)和各種開發(fā)工具。嵌入式發(fā)動機監(jiān)測在航空領(lǐng)域：航空發(fā)動機狀態(tài)檢測系統(tǒng)中引入了嵌入式技術(shù)，嵌入式基于體積小、重量輕、耗電少、可靠性高、抗震性能好以及工作溫度和濕度范圍廣的優(yōu)良特性，使得狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠很好的適應(yīng)發(fā)動機運行過程中的惡劣條件9,在汽車領(lǐng)域：針對發(fā)動機常規(guī)參數(shù)的采集、處理系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)動機各缸的參數(shù)采集和分析，為故障診斷、狀態(tài)評估提供狀態(tài)手段10。在工業(yè)控制領(lǐng)域，作為32位的RISC架構(gòu)，基于ARM核的微控制器芯片占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴展，ARM微控制器的兼容性好、操作系統(tǒng)內(nèi)核小、低功耗、高效率，并且具有高度的模

11、塊化和擴展性，具備文件和目錄管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能11，都向傳統(tǒng)的8位/16位微控制器提出了挑戰(zhàn)。本課題是將嵌入式技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動機運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，從實際應(yīng)用出發(fā)，經(jīng)傳感器檢測實時參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進行分析處理，達到檢測發(fā)動機運行狀態(tài)的效果，并且友好的人機圖形界面，讓使用者操作起來更簡單，更人性化。3.論文所要研究的內(nèi)容和實施方案研究內(nèi)容：（1）了解相關(guān)傳感器以及發(fā)動機檢測技術(shù)的知識。（2）以ARM微處理器為核心的檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計。（3）linux引導(dǎo)程序uboot的分析移植。（4）linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的裁減。（5）linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植。（6）硬件設(shè)備驅(qū)動程序

12、的編制。（7）應(yīng)用軟件的設(shè)計。實施方案：（1）研究發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方案，根據(jù)實際應(yīng)用對linux操作系統(tǒng)內(nèi)核進行適當(dāng)裁減，并編譯通過。（2）編寫linux操作系統(tǒng)下的各個硬件的驅(qū)動程序，包括LCD、串口、以太網(wǎng)接口等，并調(diào)試成功，使得linux操作系統(tǒng)在硬件設(shè)備上能夠正常運行（3）在MINIGUI技術(shù)的支持下編寫用戶應(yīng)用程序，并在宿主機上仿真，修改不完善的地方。（4）將編寫的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序連同linux操作系統(tǒng)內(nèi)核一起編譯，生成可執(zhí)行鏡像文件。（5）將可執(zhí)行鏡像文件下載目標硬件系統(tǒng)中，進行整機調(diào)試，并不斷完善。（6）在整機調(diào)試的過程中，用人為加干擾等各種措施來驗證linux操作

13、系統(tǒng)用于工業(yè)場合的實時性、穩(wěn)定性、可靠性，如果發(fā)現(xiàn)有瑕疵，則對linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁減和任務(wù)調(diào)度做相應(yīng)的修改。4.主要關(guān)鍵技術(shù)和理論依據(jù)（1）驅(qū)動程序的開發(fā)嵌入式系統(tǒng)從下到上可以分為硬件層、設(shè)備驅(qū)動層、操作系統(tǒng)層、用戶應(yīng)用層。其中設(shè)備驅(qū)動層是最重要的一層，因為它起到承上啟下的作用。驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機器硬件之間的接口。linux操作系統(tǒng)需要針對每個硬件設(shè)備，自己編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序，這樣，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進行操作，因為驅(qū)動程序為應(yīng)用程序屏蔽了硬件的細節(jié)12。（2）MINIGUI技術(shù)需要開啟Linux操作系統(tǒng)下的FrameBuffer，用QVFB進行仿真，這樣，將

14、顯示設(shè)備抽象成一幀緩沖區(qū)，用戶可以將它看成是顯示內(nèi)存的一個鏡像，將其映射到進程地址空間之后，就可以直接進行讀寫操作，而寫操作可以立即反映在屏幕上，同時，需要編寫輸入引擎IAL以及繪圖API函數(shù)等。（3）linux操作系統(tǒng)的開發(fā)以及在目標硬件上的移植linux操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境一般由目標硬件系統(tǒng)和宿主PC機所構(gòu)成。目標硬件系統(tǒng)用于運行操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應(yīng)用軟件，而目標硬件系統(tǒng)所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核的編譯、應(yīng)用程序的開發(fā)則需要通過宿主PC機來完成。雙方之間通過以太網(wǎng)接口建立連接關(guān)系，最終將編譯成功的操作系統(tǒng)內(nèi)核和調(diào)試成功的驅(qū)動程序連同MINIGUI仿真成功的應(yīng)用程序一起，經(jīng)過交叉編譯環(huán)境編譯成功后，生

15、成可執(zhí)行鏡像文件，下載到FLASH或者SDRAM中運行13。針對ARM微處理器移植linux操作系統(tǒng)時，需要對linux操作系統(tǒng)的代碼做一些適當(dāng)?shù)母膭?，如硬件的配置、處理器的配置、?nèi)核起始地址、ROM文件系統(tǒng)的定位、存儲空間的配置、初始化節(jié)拍定時器、定義二級異常中斷向量表的起始地址、以太網(wǎng)卡寄存器地址的偏移量、以太網(wǎng)設(shè)備基地址等等。（4）linux操作系統(tǒng)用于工業(yè)場合的穩(wěn)定性和可靠性的研究工業(yè)控制領(lǐng)域中，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性的要求比較高，系統(tǒng)的故障會造成很嚴重的后果。在臺式機系統(tǒng)中出現(xiàn)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的軟件錯誤并不可怕，因為用戶只需重新啟動系統(tǒng)即可，它只會造成少量數(shù)據(jù)的丟失。然而，對于運行在工業(yè)

16、控制系統(tǒng)的軟件，系統(tǒng)必須能夠在沒有人為干預(yù)的條件下從故障中自動恢復(fù)，在無需用戶干預(yù)（按下復(fù)位鍵或重新上電）的條件下自動從故障狀態(tài)下恢復(fù)是很有益處的。最簡單、有效的措施就是采用看門狗技術(shù)。linux操作系統(tǒng)下看門狗技術(shù)在工業(yè)場合中的應(yīng)用以及l(fā)inux操作系統(tǒng)能否在工業(yè)場合穩(wěn)定、可靠的運行，這些都是很有難度和實際意義的14。5.工作量及進度安排2013.01-2013.02 研究ARM微處理器的體系結(jié)構(gòu)以及外圍器件的硬件電路原理。2013.02-2013.04 學(xué)習(xí)掌握Linux操作系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，熟悉linux操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境。學(xué)會編譯內(nèi)核、驅(qū)動程序和應(yīng)用程序。2013.04-2013.05 針

17、對目標硬件，對linux操作系統(tǒng)進行適當(dāng)裁減，以滿足實際應(yīng)該需要，并完成linux操作系統(tǒng)內(nèi)核在ARM微處理器上的移植。2013.05-2013.07 編寫設(shè)備驅(qū)動程序。2013.07-2013.10 編寫用戶應(yīng)用軟件，使用MINIGUI技術(shù)來完成豐富的圖形界面并仿真。2013.10-2014.02 將完整的可執(zhí)行鏡像下載到FLASH中，進行整機調(diào)試。2014.02-2014.04 樣機測試，對linux操作系統(tǒng)用于工業(yè)場合的穩(wěn)定性研究。2014.04-2014.06 撰寫論文，準備答辯。6.本論文的研究特色和創(chuàng)新之處將嵌入式技術(shù)用于發(fā)動機運行狀態(tài)監(jiān)測，通過對溫度、壓力關(guān)鍵參數(shù)的檢測，將得到的

18、檢測信號參數(shù)進行分析、處理，完成對發(fā)動機運行狀態(tài)進行趨勢分析和故障預(yù)判，提高監(jiān)測水平。7.參考文獻1母忠林.柴油機維修技巧與故障案例分析M.北京：機械工業(yè)出版社，2010.2魏加恩.汽車檢測技術(shù)的發(fā)展J.科技與生活.2011.9.3張毅，張寶芬,曹麗,彭黎輝.自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.4盛兆順，尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用.M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.5于忠得，林敏.嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程M.北京：國防工業(yè)出版社，2009.6王奎洋.汽車發(fā)動機檢測與診斷系統(tǒng)的開發(fā)和研究D.南京：南京理工，2005. 7張進.汽車維修行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策J.四

19、川兵工學(xué)報，2009，3.8彭富明.發(fā)動機故障檢測與診斷系統(tǒng)設(shè)計J.計算機測量與控制.2010.13.9康文雄，李華聰，楊勇柯.航空發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計研究J.計算機測量與控制.2004.12.10王憲成，張根良，穆姜力.車用柴油機技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)實時采集系統(tǒng)設(shè)計J.重型汽車.2011.6.11朱寧龍.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)試驗平臺設(shè)計D.北京：北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院.2012.12屈曉平，劉濤.嵌入式Linux操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計與實現(xiàn)J.光盤技術(shù).2008.10.13錢連舉.基于ARM嵌入式Linux系統(tǒng)移植技術(shù)研究與應(yīng)用D.四川：電子科技大學(xué)計算機應(yīng)用技術(shù)系.200614趙敏，楊恢先，湯安平.基于S3C2440的嵌入式Linux系統(tǒng)移植的研究與實現(xiàn)J.電子器件.2008.12.15田廣琳.基于虛擬儀器技術(shù)的柴油機綜合性能檢測系統(tǒng)研究D.浙江：浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化與自動化系.2005.16陳思明，俞赤新.船用柴油機智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究J.福建電腦.2010.17Ebl