畢業(yè)論文----基于矢量空間線性分類(lèi)的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于矢量空間線性分類(lèi)的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的目的是采用線性分類(lèi)的方法設(shè)計(jì)一個(gè)恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置。線性分類(lèi)技術(shù)是近代信息處理領(lǐng)域中極為重要的技術(shù)，其原理就是根據(jù)平面或者空間中點(diǎn)的某些特征，用一條直線或者一個(gè)平面將這些點(diǎn)分成不同種類(lèi)，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算以確定最優(yōu)的那條直線或者平面

2、。恒力彈簧由于自身特殊構(gòu)造，具有張力輸出比較穩(wěn)定的特點(diǎn)，它的應(yīng)用十分廣泛，主要用于各種平衡裝置以及各種要求恒力輸出的裝置，如升降平衡裝置、電機(jī)碳刷彈簧等。因此恒力彈簧的質(zhì)量檢測(cè)是極其重要的。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)的方案主要從測(cè)量裝置的非電量部件開(kāi)始一直到數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，控制下位機(jī)工作的同時(shí)也可以對(duì)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行精密的計(jì)算與分析。設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)主要在于上位機(jī)軟件方面，不但要正確無(wú)誤的接受和控制下位機(jī)采集數(shù)

3、據(jù)，而且要進(jìn)行高精度處理，線性分類(lèi)在其中發(fā)揮了重大作用。本文中采用線性分類(lèi)方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算快速。</p><p>　　關(guān)鍵詞：恒力彈簧，線性分類(lèi)，數(shù)據(jù)采集 ,人機(jī)交互</p><p>　　Design of Constant Spring Quality Testing Equipment Based on Classification of Linear Vector Spac

4、e</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Linear classification technology is in the field of modern information processing, the technology is very important. Linear classification is acco

5、rding to the points plane or some of the characteristics of space, with a straight line or a plane will these points into different kinds, undertake related calculation to determine the optimal the straight line or plane

6、. Hengli spring because of its special structure, has the characteristics of tension output relatively stable, it is mainly used for v</p><p>　　This design mainly from measuring devices have been the non-ele

7、ctric quantity components to transfer data to the computer, then human-computer interaction, can not only control the next place machine to work can also transmit the data to the calculation and analysis of precision. Th

8、e difficulty of this design lies mainly in the PC software, not only should correct under control and acceptance of a machine to collect data, and high precision processing. For hengli spring quality inspection techno<

9、;/p><p>　　KEY WORDS:constant spring,linear classification,data collection,human-computer interaction</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p&

10、gt;　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1課題的意義1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)方法論述3</b></p><p>　　2.1恒力彈簧裝置的研究方案

11、3</p><p>　　2.2恒力彈簧測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2.2裝置的電氣系統(tǒng)5</p><p>　　2.2.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成7</p><p>　　3基于矢量空間線性分類(lèi)的數(shù)據(jù)處理9</p><p>　　3.1分類(lèi)器的概述9</p><p>　　3.2線性判別

12、函數(shù)和決策超平面9</p><p>　　4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1下位機(jī)的數(shù)據(jù)格式13</p><p>　　4.1.1電氣標(biāo)準(zhǔn)13</p><p>　　4.1.2數(shù)據(jù)的傳輸格式13</p><p>　　4.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2.1數(shù)

13、據(jù)的傳輸模塊14</p><p>　　4.2.2數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊15</p><p>　　4.2.3顯示模塊15</p><p>　　4.2.4數(shù)據(jù)處理模塊16</p><p>　　4.2.5數(shù)據(jù)的判斷模塊16</p><p>　　5人機(jī)交互與系統(tǒng)測(cè)試17</p><p>　　5.1應(yīng)

14、用程序界面介紹17</p><p>　　5.2應(yīng)用程序功能介紹18</p><p>　　5.3應(yīng)用程序的測(cè)試20</p><p>　　5.4軟件算法的實(shí)現(xiàn)23</p><p>　　5.5恒力彈簧數(shù)據(jù)的測(cè)試結(jié)果25</p><p><b>　　總結(jié)27</b></p>&l

15、t;p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　附 錄30</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1課題的意義<

16、/b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，恒力彈簧的應(yīng)用無(wú)孔不入，小到家庭生活中的家電，例如電暖氣的時(shí)間設(shè)置彈簧，吸塵器的拉線彈簧等。大到工業(yè)中的支撐設(shè)備，例如恒力彈簧支吊架，可以通過(guò)它來(lái)懸吊和支撐管道及設(shè)備，此時(shí)，當(dāng)管道或設(shè)備產(chǎn)生位移時(shí)，只要在預(yù)先選定的載荷位移內(nèi)，不管其位移變化有多大，它們可以通過(guò)恒力彈簧支架而始終獲得恒定的支撐力。從而就不會(huì)給管道或設(shè)備帶來(lái)新的附加壓力，這樣就可以避免造成重大

17、的設(shè)備和安全事故。一般在有熱位移較大的重要部位，就應(yīng)考慮設(shè)置恒力彈簧支吊架，由于怛力彈簧支吊架的這一特點(diǎn)，因此在普通熱力發(fā)電廠、核電站、石油和化工等熱動(dòng)力裝置中得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。因此，恒力彈簧的質(zhì)量檢測(cè)是一個(gè)應(yīng)該得到重視的問(wèn)題。</p><p>　　本課題是一個(gè)具有高度實(shí)用價(jià)值的題目，目的是為了結(jié)合學(xué)過(guò)的關(guān)于數(shù)據(jù)處理的知識(shí)和計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)，設(shè)計(jì)一種利用矢量空間線性分類(lèi)進(jìn)行恒力彈簧張力特性測(cè)試裝置。研究該課題

18、的目的是利用計(jì)算機(jī)對(duì)采集并處理恒力彈簧的張力特性，通過(guò)矢量空間分類(lèi)器對(duì)彈簧的特性加以評(píng)價(jià)，從而為企業(yè)的生產(chǎn)提供參考數(shù)據(jù)，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)生產(chǎn)工藝均有重要作用。這是一個(gè)來(lái)自于企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的課題，具有一定現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一方面可以鞏固知識(shí)，另一方面也使得本人親身經(jīng)歷設(shè)計(jì)，有利于打開(kāi)眼界。完成這個(gè)題目本人理論水平和實(shí)驗(yàn)水平都將有一個(gè)長(zhǎng)足的提高，動(dòng)手能力得到鍛煉，眼界得到擴(kuò)展，為本人今后的工作和學(xué)習(xí)積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

19、</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　隨著恒力彈簧應(yīng)用的普及，恒力彈簧的質(zhì)量能否被認(rèn)可的重要性及其對(duì)社會(huì)的影響也越來(lái)越大，與此同時(shí)，基于矢量空間線性分類(lèi)的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)問(wèn)題等也越開(kāi)越具有現(xiàn)實(shí)意義。近年來(lái)，我國(guó)在工業(yè)方面對(duì)恒力彈簧的應(yīng)用與日俱增，尤其是支吊架恒力彈簧裝置，但是對(duì)于大型恒力彈簧的裝置大部分都是從國(guó)外引進(jìn)，因?yàn)槲覈?guó)的質(zhì)量檢測(cè)方面和國(guó)外有一定的差

20、距。</p><p>　　恒力彈簧吊架在電站設(shè)備、鍋爐及水暖系統(tǒng)等一些要求承受恒定的系統(tǒng)中起著消除變形，產(chǎn)生恒力的作用。恒力彈簧支吊架的質(zhì)量直接影響使用該產(chǎn)品的系統(tǒng)及設(shè)備的工作性能。故對(duì)恒力彈簧支吊架產(chǎn)品的測(cè)試就顯得十分重要。隨著工程數(shù)學(xué)領(lǐng)域不斷的深入，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于恒力彈簧的測(cè)試裝置不斷的智能化自動(dòng)化，于此同時(shí)對(duì)于采集到數(shù)據(jù)的處理方法也不斷改善，基于矢量空間的線性分類(lèi)法不是于一種有效、經(jīng)濟(jì)的處理

21、方法，它不像利用圖像處理那樣需要更多的設(shè)備和資源。本設(shè)計(jì)給基于矢量空間線性分類(lèi)的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)一種設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采樣、傳輸、以及處理。與別的測(cè)試裝置相比，本測(cè)試系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：</p><p><b>　　穩(wěn)定、可靠；</b></p><p>　　經(jīng)濟(jì)實(shí)用，成本低，特別適合國(guó)內(nèi)中小型企業(yè)的恒力彈簧產(chǎn)品的測(cè)試；</p><

22、p>　　系統(tǒng)界面簡(jiǎn)單，使用操作方便。</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)方法論述</b></p><p>　　2.1恒力彈簧裝置的研究方案</p><p>　　本文是在測(cè)試雙態(tài)彈簧張力的基礎(chǔ)上，對(duì)張力特性進(jìn)行分析，用線性分類(lèi)的方法計(jì)算出彈簧的拉伸最大長(zhǎng)度、張力波動(dòng)范圍及方差，所以在測(cè)試過(guò)程中應(yīng)包含測(cè)量張力與拉伸長(zhǎng)度、對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)的控制

23、、數(shù)據(jù)接收、處理和分析并得出結(jié)論，根據(jù)這3個(gè)過(guò)程，設(shè)計(jì)方法總體框架如下圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 測(cè)試方法流程圖</p><p>　　在本文的設(shè)計(jì)方法中，我們首先通過(guò)傳感器將張力和拉伸位移轉(zhuǎn)換為電量，用單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行控制并對(duì)暫時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的結(jié)果，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)輸入，并開(kāi)發(fā)一個(gè)接收軟件和一個(gè)數(shù)據(jù)處理軟件，接收軟件負(fù)責(zé)對(duì)單片機(jī)的控制和接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)接收到的

24、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析得到數(shù)據(jù)分析結(jié)論。</p><p>　　2.2恒力彈簧測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于合格的恒力彈簧在限定的范圍內(nèi)張力F恒定或者變化緩慢，因此這一測(cè)試系統(tǒng)是通過(guò)外事拉力，使得彈簧產(chǎn)生拉伸位移，通過(guò)測(cè)量拉伸位移和拉力值得到一個(gè)二維曲線，通過(guò)對(duì)這二維曲線的數(shù)據(jù)分析、處理，判斷產(chǎn)品是否合格，并為下一步調(diào)整提供參考建議。</p><p>　　因此本

25、系統(tǒng)的關(guān)鍵是測(cè)量?jī)蓚€(gè)量：其一是拉伸位移量；其二是拉力量。</p><p>　　2.2.1裝置的機(jī)械系統(tǒng)</p><p>　　圖2-2 恒力彈簧測(cè)試機(jī)械裝置圖</p><p>　　如圖2-2所示，該裝置主要由支架、恒力彈簧、拉力傳感器、直線位移傳感器、扶手組成。開(kāi)始測(cè)量時(shí)，手握扶手向后用力時(shí)，紅色按鈕可傳遞測(cè)量開(kāi)始的信號(hào)，拉力傳感器將彈簧所受的力轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳到A/

26、D轉(zhuǎn)換器中，直線位移傳感器將移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳到A/D轉(zhuǎn)換器等待處理，處理之后傳遞給下位機(jī)，最后經(jīng)下位機(jī)到達(dá)上位機(jī)進(jìn)行分析、處理。</p><p><b>　　拉力傳感器</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中的雙態(tài)彈簧屬于微小力量型彈簧，其最大承受拉力不超過(guò)9N，為了減小測(cè)量中的誤差，在此采用ZLBS-7型拉力傳感器。</p><p>

27、　　ZLBS-7型拉力傳感器采用了箔式應(yīng)變片貼在合金鋼彈性體上，承受拉、壓力均可，具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性能好、溫度漂移小、輸出對(duì)稱性好、結(jié)構(gòu)緊湊，規(guī)格齊全?？捎糜谖⑿×α康臏y(cè)量等。傳感器電氣特性參數(shù)如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 拉力傳感器電氣特性</p><p><b>　　直線位移傳感器</b></p><p>　　待測(cè)雙態(tài)

28、彈簧的最大長(zhǎng)度為50mm，為了減小誤差增加測(cè)量精度，本設(shè)計(jì)采用位移傳感器LTS-V2，該傳感器的技術(shù)參數(shù)如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 直線位移傳感器電氣特性</p><p>　　2.2.2裝置的電氣系統(tǒng)</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)控制的核心部分是采用有大存儲(chǔ)容量、高精度、高運(yùn)算速度與處理能力的數(shù)字計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于數(shù)字計(jì)算機(jī)能夠直接產(chǎn)生控制下位

29、機(jī)鎖存、傳輸數(shù)據(jù)。而位拉伸位移量和拉伸張力由傳感器產(chǎn)生的均為模擬量。</p><p>　　模擬量必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所接受。由于工作現(xiàn)場(chǎng)可能存在著強(qiáng)的電、磁干擾（如電弧焊、大功率的機(jī)床的啟停等），因而本系統(tǒng)用模/數(shù)轉(zhuǎn)換方案，減少傳感器產(chǎn)生的模擬量在長(zhǎng)距離傳送過(guò)程中所受強(qiáng)電、磁干擾，在傳感器旁即完成放大，A/D轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字量，再將所得數(shù)字量送向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所有這一切中間控制過(guò)程可以由一個(gè)小的單片機(jī)系統(tǒng)

30、完成。</p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機(jī)作下位機(jī)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。用PC機(jī)作上位機(jī)，負(fù)責(zé)控制單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存、發(fā)送，并將發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)分、處理之后，將結(jié)果顯示在界面上。</p><p>　　整個(gè)硬件描述系統(tǒng)圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 硬件系統(tǒng)圖</p><p><b>　　拉

31、力信號(hào)采集電路</b></p><p>　　本電路采拉力傳感器，由于本設(shè)計(jì)中對(duì)壓力變化的要求嚴(yán)格測(cè)量，所以采用用ZLBS-7型拉力傳感器，見(jiàn)圖2-4。輸入電壓為10V，最大負(fù)載可選擇為10N，滿量程輸出為20mV，為了防止壓力傳感器的反饋，采用AD581穩(wěn)壓芯片，輸入電壓為12V，輸出電壓為10V。由于ZLBS-7輸入最大電壓為20mV，而后面的A/D轉(zhuǎn)換芯片用ads7825，其輸入電壓為-10~+1

32、0，當(dāng)壓力傳感器滿量程時(shí)輸出邏輯電平選擇為5V，因此用放大器OP04芯片構(gòu)成增益為Avo的放大電路。</p><p>　　圖2-4 拉力信號(hào)采集電路</p><p>　　拉伸長(zhǎng)度信號(hào)采集電路</p><p>　　LTS-V2系列直線位移傳感器擁有信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大的作用，因此在本設(shè)計(jì)中無(wú)需對(duì)其放大，直接將輸出信號(hào)傳遞給A/D轉(zhuǎn)換電路。</p><p&

33、gt;　　下位機(jī)控制系統(tǒng)由A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、RS232接口組成。A/D轉(zhuǎn)換采用十六位精度的ADS7825芯片，他是多通道十六位主次比較式轉(zhuǎn)換器，分辨率為1/65535，其與單片機(jī)接口十分簡(jiǎn)單。由于采集的數(shù)據(jù)較多，所以對(duì)單片機(jī)進(jìn)行外存擴(kuò)展，采用6114芯片。單片機(jī)采用Atmel公司的AT89C51,其結(jié)構(gòu)由4KB Flash Rom、128B RAM、32個(gè)I/O、2個(gè)UART組成，其中還包含2個(gè)32位定時(shí)器等。計(jì)算機(jī)串口為RS232電

34、平，所以本設(shè)計(jì)中下位機(jī)與上位機(jī)之間采用RS232電平通信，采用MAX232芯片。</p><p>　　在PC機(jī)與單片機(jī)之間采用RS232電平，不僅可以增加數(shù)據(jù)的傳輸路徑，也可以達(dá)到和PC機(jī)串口相同的邏輯電平。</p><p>　　下位機(jī)控制系統(tǒng)電路圖見(jiàn)圖2-5。</p><p>　　2.2.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成</p><p>　　當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換

35、完畢之后將數(shù)據(jù)傳送給下位機(jī)，下位機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信過(guò)程為本小結(jié)所要討論的內(nèi)容。</p><p>　　單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信時(shí)由于雙方所用的電平不一樣，所以中間要采用RS232轉(zhuǎn)換電路，于此同時(shí)雙方采用的通信協(xié)議也是極為關(guān)鍵的。具體介紹請(qǐng)下一節(jié)。</p><p>　　圖2-5 下位機(jī)控制系統(tǒng)電路圖</p><p>　　3基于矢量空間線性分類(lèi)的數(shù)據(jù)處理</p>

36、<p><b>　　3.1分類(lèi)器的概述</b></p><p>　　分類(lèi)器是一種使待分對(duì)象被劃歸某一類(lèi)而使用的分類(lèi)裝置或數(shù)學(xué)模型。 他的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在通過(guò)學(xué)習(xí)后，可自動(dòng)將數(shù)據(jù)分到已知類(lèi)別。應(yīng)用在搜索引擎以及各種檢索程序中。同時(shí)也大量應(yīng)于數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)領(lǐng)域。分類(lèi)器也是一種機(jī)器學(xué)習(xí)程序，因此歸為人工智能的范疇中。人工智能的多個(gè)領(lǐng)域，包括數(shù)據(jù)挖掘，專(zhuān)家系統(tǒng)，模式識(shí)別都用到此類(lèi)程序。對(duì)于

37、分類(lèi)器，其實(shí)質(zhì)為數(shù)學(xué)模型。針對(duì)模型的不同，目前有多種分支，包括：Bayes網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)器，決策樹(shù)算法，支持向量機(jī)算法等。 </p><p>　　我們知道，在一定條件下，基于后驗(yàn)概率或類(lèi)條件概率密度的分類(lèi)器可轉(zhuǎn)化為線性分類(lèi)器。這就是說(shuō)，線性分類(lèi)器是基于Bayes決策理論設(shè)計(jì)的分類(lèi)器的一個(gè)特例。貝葉斯分類(lèi)器的分類(lèi)原理是通過(guò)某對(duì)象的先驗(yàn)概率，利用貝葉斯公式計(jì)算出其后驗(yàn)概率，即該對(duì)象屬于某一類(lèi)的概率，選擇具有最大后驗(yàn)概率的類(lèi)

38、作為該對(duì)象所屬的類(lèi)。</p><p>　　線性分類(lèi)器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算工作量小。一個(gè)線性分類(lèi)器的設(shè)計(jì)主要是它的線性判別函數(shù)和決策超平面。</p><p>　　3.2線性判別函數(shù)和決策超平面</p><p>　　我們先考慮一個(gè)兩類(lèi)問(wèn)題及其線性判別函數(shù)。設(shè)特征空間維數(shù)為m，即xRm，超平面決策方程可寫(xiě)為:</p><p><b>　

39、　(3-1)</b></p><p>　　這里，w=(w1,w2,,wm)T為權(quán)值向量，w0為閾值。如果x1、x2兩個(gè)點(diǎn)均在超平面上，則有</p><p><b>　　（3-2）</b></p><p><b>　　或</b></p><p><b>　?。?-3）</b

40、></p><p>　　顯然，w與x1-x2垂直。有時(shí)，人們稱w為超平面的法矢量。將(3-1)展開(kāi)得</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　平面在坐標(biāo)軸xi上的截距為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　圖3

41、-1 線性分類(lèi)器決策超平面示意圖</p><p>　　圖3-2 線性分類(lèi)器決策超平面示意圖</p><p>　　圖3-1、3-2給出了線性分類(lèi)器決策超平面示意圖。圖3-1、3-2指出，一個(gè)決策平面將輸入空間分成了兩個(gè)區(qū)域，但到底哪個(gè)決策區(qū)域?yàn)榉诸?lèi)器實(shí)際輸出大于0的區(qū)域取決于權(quán)值與閾值的正負(fù)號(hào)。例如，1: l(x)= w1x1+w2x2++wmxm+w0=0與2:l(x)=-w1x1-w2x

42、2-</p><p>　　-wmxm-w0=0所決定的平面完全相同，但它們的決策區(qū)域卻完全相反。因此，在判斷決策區(qū)域時(shí)，必須考慮法矢量的方向。根據(jù)該圖，坐標(biāo)原點(diǎn)到?jīng)Q策平面的歐氏距離為</p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　特征空間任意一點(diǎn)x=(x1,x2,,xm)T到?jīng)Q策平面的Euclid距離為</p>

43、<p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　更一般地，我們有</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　稱之為點(diǎn)x到平面(的代數(shù)（有向）距離，即所謂線性判別函數(shù)的值，它是歐式距離的倍。思考一下，如何使有向距離l(x)變大。<

44、/p><p>　　另外，兩點(diǎn)xi、xk在特征（輸入）空間的距離為0=xi-xk，但</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　是原來(lái)距離的倍。這里為xi-xk與w之間的夾角。事實(shí)上，（3-9）表示的就是兩點(diǎn)之差xi-xk在權(quán)值向量或決策平面法矢量方向上的投影，與閾值w0無(wú)關(guān)，如圖3-3所示。</p><

45、p>　　圖3-3 兩點(diǎn)xi、xk經(jīng)w變換過(guò)程示意圖</p><p>　　由于式（3-4）表示w與x呈線性關(guān)系，人們常稱一個(gè)單輸出線性分類(lèi)器就是執(zhí)行一個(gè)線性變換。推廣以一下，兩點(diǎn)xi、xk若經(jīng)過(guò)兩個(gè)線性變換l1(x)和l2(x)，即線性分類(lèi)器的輸出為2，相互之間的位置將發(fā)生變化，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 兩點(diǎn)xi、xk經(jīng)過(guò)2次線性變換示意圖</p>

46、<p>　　可以證明，多次線性變換等價(jià)于一次線性變換。</p><p>　　我們稱: l(x)=0為決策超平面。若分類(lèi)對(duì)象只有兩類(lèi)1、2，決策規(guī)則為</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　若分類(lèi)對(duì)象有多類(lèi)，決策函數(shù)形式上仍為</p><p><b>　?。?-11）&l

47、t;/b></p><p>　　但決策過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)圖3-5所示的幾種情況。類(lèi)別數(shù)越多，情況越復(fù)雜。因此，線性分類(lèi)器只對(duì)處理不同類(lèi)別的樣本分布在特殊區(qū)域的情況才是有效的。例如，各個(gè)類(lèi)別均位于超維立方體的頂端。</p><p>　　圖3-5 線性分類(lèi)器對(duì)多類(lèi)問(wèn)題形成的決策區(qū)域</p><p><b>　　4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p

48、><p>　　本系統(tǒng)采用集散型控制系統(tǒng)：它有一臺(tái)PC機(jī)作為上位機(jī)；兩個(gè)C51單片機(jī)系統(tǒng)作為下位機(jī)，作現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與控制。</p><p>　　4.1下位機(jī)的數(shù)據(jù)格式</p><p>　　上位機(jī)用一個(gè)具有快速、高處理能力、大存儲(chǔ)容量的PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理、分析。也可產(chǎn)生對(duì)過(guò)程的控制信號(hào)，傳遞給下位機(jī)使其對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存、發(fā)送。</p><p>

49、;　　根據(jù)位置的分散性，本系統(tǒng)采用兩個(gè)C51單片機(jī)系統(tǒng)作為下位機(jī)：其中一個(gè)作為拉伸位移數(shù)據(jù)的檢測(cè)與傳送；另一個(gè)作為拉伸力的測(cè)量與傳送。</p><p>　　上、下位機(jī)的通訊采用計(jì)算機(jī)間通訊常用的RS-232C通訊協(xié)議（格式如圖5-3），這是一種起止式異步通訊標(biāo)準(zhǔn)：</p><p>　　圖4-1 起止式異步傳輸格式</p><p><b>　　4.1.1電氣

50、標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　RS-232C中規(guī)定：邏輯“1”的電平為-3~-15V，邏輯“0”的電平為+3~+15V，將這種電平信號(hào)直接傳送的最大距離為30m，與調(diào)制解調(diào)器相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳送，在小系統(tǒng)中可以采用三線制總線傳送：發(fā)送數(shù)據(jù)線、接受數(shù)據(jù)線和一個(gè)信號(hào)地線。</p><p>　　4.1.2數(shù)據(jù)的傳輸格式</p><p>　　本系統(tǒng)

51、中上、下機(jī)間的實(shí)際距離小于30m，采用信號(hào)直接傳送，傳送格式為：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)校驗(yàn)位，1位停止位，波特率默認(rèn)位9600bps。由于RS-232C通訊協(xié)議中自身不包含地址信息，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用將對(duì)下位機(jī)編址，即利用一個(gè)字節(jié)作為上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的控制命令。格式如表4-1。</p><p><b>　　表4-1 數(shù)據(jù)格式</b></p><p><b>

52、;　　其中各位的意義為：</b></p><p><b>　　D1 D0</b></p><p>　　0 1 下位機(jī)發(fā)送拉伸位移數(shù)據(jù)</p><p>　　1 0 下位機(jī)發(fā)送拉力數(shù)據(jù)</p><p>　　1 1 鎖存

53、當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)</p><p>　　4.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　上位機(jī)完成對(duì)兩個(gè)下位機(jī)采集的拉力和拉伸長(zhǎng)度量集中處理，繪制出拉伸位移—張力的二維曲線，并對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算得到 “最大拉伸長(zhǎng)度”、“張力波動(dòng)區(qū)間”和張力波動(dòng)方差三個(gè)值，經(jīng)過(guò)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給出的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行比較判斷是否合格，若合格則輸出“是”，若不合格則輸出“否”。</p><p>　　上位機(jī)的軟件由C+

54、+語(yǔ)言基于MFC在Visual studio 2010平臺(tái)編寫(xiě)，主要分為以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示模塊、數(shù)據(jù)的分析處理、數(shù)據(jù)的判斷。</p><p>　　4.2.1數(shù)據(jù)的傳輸模塊</p><p>　　該部分負(fù)責(zé)對(duì)下位機(jī)的控制與數(shù)據(jù)的接收。發(fā)送控制控制下位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的鎖存、發(fā)送，下位機(jī)數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)對(duì)其進(jìn)行接收。</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，常常要遇到

55、PC機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)通信的問(wèn)題。由于PC機(jī)和單片機(jī)都具有串口，因此經(jīng)常使用串口完成二者之間的數(shù)據(jù)交換。這就需要在PC端設(shè)計(jì)相應(yīng)的串口通信程序。本設(shè)計(jì)中主要在Windows環(huán)境下編寫(xiě)產(chǎn)口通信程序的。</p><p>　　在Windows環(huán)境下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。應(yīng)用程序要使用串口進(jìn)行通信，必須使用之前向操作系統(tǒng)提出資源申請(qǐng)要求（打開(kāi)串口），通信完成后必須釋放資源（關(guān)閉串口）。</p><p&

56、gt;　　在Windows的系統(tǒng)函數(shù)中，均包含了支持通信中斷的功能。對(duì)串口通信而言，Windows為相應(yīng)的串口設(shè)備開(kāi)放了用戶定義的輸入輸出緩沖區(qū)，應(yīng)用程序只能對(duì)輸入/輸出緩沖區(qū)進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)進(jìn)出串口的操作均由后臺(tái)完成。已接收為例，系統(tǒng)每接受到一個(gè)字符就產(chǎn)生一個(gè)低級(jí)的硬件中斷，系統(tǒng)的串口驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒔邮艿降淖址腿胼斎刖彌_區(qū)，此時(shí)應(yīng)用程序就可以通過(guò)訪問(wèn)輸入緩沖區(qū)得到接受到的字符信息。</p><p>　　Window

57、s為用戶提供了串行通信的3種方法：</p><p>　　使用串口通信空間。針對(duì)串口通信，微軟公司專(zhuān)門(mén)提供了MSComm或SPComm等通信控件，使用該控件進(jìn)行串口通信設(shè)計(jì)是十分方便的，程序員不必花時(shí)間去了解復(fù)雜的API函數(shù)。通過(guò)簡(jiǎn)單的修改控件的屬性和使用控件提供的方法，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)串口的配置、完成串口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。</p><p>　　使用Windows的API應(yīng)用程序接口。Window

58、s中串口是以文件的形式被打開(kāi)和訪問(wèn)的。串口和串口通信驅(qū)動(dòng)需要使用設(shè)備控制塊進(jìn)行配置。應(yīng)用程序使用API函數(shù)CreateFile打開(kāi)串口，ReadFile讀串口，CreateEvent建立事件對(duì)象和CloseHandle關(guān)閉串口。</p><p>　　使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL。自己編寫(xiě)端口驅(qū)動(dòng)程序或使用第三方提供的DLL例程。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)是一些過(guò)程或者函數(shù)的集合。這些過(guò)程或函數(shù)在程序運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)地鏈接到應(yīng)用程序，而不是在

59、編譯期間靜態(tài)的連接到可執(zhí)行文件。</p><p>　　由于使用串口控件進(jìn)行串口開(kāi)發(fā)極為方便，本設(shè)計(jì)中采用MSComm32.ocx控件開(kāi)發(fā)。</p><p>　　MSComm是Microsoft公司提供的簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，它為應(yīng)用程序提供了通過(guò)串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單方法。在串口編程中，使用MSComm控件非常方便，僅需要通過(guò)簡(jiǎn)單的修改控件的屬性和使用控件提

60、供的方法，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)串口的配置，完成串口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的任務(wù)。</p><p>　　MSComm控件有許多屬性，其中一些重要的屬性如下：</p><p>　　CommPort 設(shè)置串口號(hào)，Short類(lèi)型。當(dāng)其設(shè)置為1時(shí)，表示選擇COM1串口；設(shè)置為2時(shí)，表示COM2串口。</p><p>　　Settings 設(shè)置串口通信參數(shù)，CStr

61、ing類(lèi)型。其格式為“B,P,D,S”B表示波特率，P表示奇偶校驗(yàn)，D表示字節(jié)有效位，S表示停止位。</p><p>　　PortOpen 設(shè)置或返回通信口得狀態(tài)，Bool類(lèi)型。當(dāng)設(shè)置為T(mén)RUE時(shí)，表示打開(kāi)串口；當(dāng)設(shè)置為FALSE時(shí)，表示關(guān)閉串口。</p><p>　　InputMode 設(shè)置從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式，Long類(lèi)型。該屬性的設(shè)置使程序能方便地選擇從緩

62、沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式。當(dāng)設(shè)置為0時(shí)，表示選擇字符串格式；當(dāng)設(shè)置為1時(shí)，表示選擇二進(jìn)制格式。此屬性對(duì)于單片機(jī)同喜尤為重要。</p><p>　　Input 從接受緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，Variant類(lèi)型。</p><p>　　Output 向發(fā)送緩沖區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，Variant類(lèi)型。</p><p>　　InBuffer Size

63、 接收緩沖區(qū)中的大小，Short類(lèi)型。</p><p>　　InBuffer Count 接收緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)，Short類(lèi)型。該屬性用于查詢方式接收。</p><p>　　OutBuffer Size 發(fā)送緩沖區(qū)中的大小，Short類(lèi)型。</p><p>　　OutBuffer Count 發(fā)送緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)，Short類(lèi)型。該屬性用于查詢方式發(fā)送。

64、</p><p>　　InputLen 設(shè)置或返回Input每次讀出的字節(jié)數(shù)，Short類(lèi)型。</p><p>　　CommEvent 串口事件，Short類(lèi)型。</p><p>　　4.2.2數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊</p><p>　　由于數(shù)據(jù)采集中數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，所以本設(shè)計(jì)將從下位機(jī)得到的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在文本中，這樣不但可以

65、方便打印、數(shù)據(jù)提取，當(dāng)需要是也可以對(duì)其進(jìn)行分析、處理。</p><p><b>　　4.2.3顯示模塊</b></p><p>　　這部分用MFC基于可視化軟件開(kāi)發(fā)，主要開(kāi)發(fā)一個(gè)顯示窗口，用來(lái)顯示一個(gè)二維坐標(biāo)，拉力為Y坐標(biāo)軸，拉伸位移為X坐標(biāo)軸，將接受到的數(shù)據(jù)以點(diǎn)的形式顯示在相應(yīng)的坐標(biāo)區(qū)域內(nèi)，并繪制兩條直線將次區(qū)域區(qū)分開(kāi)?？梢酝ㄟ^(guò)點(diǎn)的分布情況分析恒力彈簧在某個(gè)范圍內(nèi)是

66、否合格。該窗口還顯示出實(shí)際計(jì)算的參數(shù)和輸入標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：最大拉伸長(zhǎng)度、張力波動(dòng)區(qū)間、張力波動(dòng)方差。最后一個(gè)操作按鈕實(shí)現(xiàn)計(jì)算出的實(shí)際參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的對(duì)比，得出該彈簧是否合格。</p><p>　　4.2.4數(shù)據(jù)處理模塊</p><p>　　此模塊主要用來(lái)分析、計(jì)算顯示模塊中需要顯示的參數(shù)。通過(guò)逐次檢索、比較接收到的拉伸位移，得出最大的數(shù)值，該數(shù)值即彈簧的最大拉伸長(zhǎng)度。通過(guò)比較接受到的拉力數(shù)據(jù)，得

67、出最大值和最小值，最大值和最小值區(qū)域極為張力的波動(dòng)區(qū)間。最后計(jì)算接受到的拉力值的方差。將這些值保存在相應(yīng)的變量中，以便顯示和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的對(duì)比，之后得出彈簧的特性以及對(duì)彈簧的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，使不合格的彈簧在修改后的?biāo)準(zhǔn)中可在此利用。</p><p>　　4.2.5數(shù)據(jù)的判斷模塊</p><p>　　該模塊中，先輸入標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，然后根據(jù)實(shí)際計(jì)算出的參數(shù)進(jìn)行分析、判斷，從而的出彈簧是否合格。

68、</p><p>　　5人機(jī)交互與系統(tǒng)測(cè)試</p><p>　　為了更好的實(shí)現(xiàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)的接收和處理，本設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一個(gè)可執(zhí)行應(yīng)用程序Shows。在Shows中可實(shí)現(xiàn)上文提到過(guò)的顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、判斷模塊、數(shù)據(jù)的傳輸模塊、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊，其軟件流程圖如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 上位機(jī)軟件流程圖</p><p&g

69、t;　　5.1應(yīng)用程序界面介紹</p><p>　　由于該應(yīng)用程序大部分功能為接受數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖形顯示和經(jīng)過(guò)后臺(tái)處理后對(duì)數(shù)據(jù)的顯示，因此以Shows命名的。它的工作是向下位機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，然后將下位機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)以曲線形式繪制在二維坐標(biāo)上，與此同時(shí)計(jì)算出改組數(shù)據(jù)的相關(guān)實(shí)測(cè)參數(shù)，當(dāng)輸入一組參考指標(biāo)之后即可以判斷該組數(shù)據(jù)是否合格。Shows應(yīng)用程序的主界面見(jiàn)圖5-2。</p><p>　　圖5-2

70、 應(yīng)用程序界面</p><p>　　5.2應(yīng)用程序功能介紹</p><p>　　為了使用戶更方便也更熟悉的掌握該軟件所擁有的功能以及對(duì)其的應(yīng)用，在此將Shows應(yīng)用程序界面分解成A、 B、C三個(gè)部分，以便于接下來(lái)對(duì)每個(gè)部分做出最詳細(xì)的解釋。Shows界面分解見(jiàn)圖5-3。</p><p>　　A部分。這部分屬于管理員操作的，在工業(yè)機(jī)器的操作中，一般生產(chǎn)線工人很少涉及到

71、的操作就交給管理員操作，由于這些操作不當(dāng)可能會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。這部分有需要管理員輸入正確的口令和密碼后可以登陸到內(nèi)部的管理員操作界面。管理員操作界面見(jiàn)圖5-4。管理員操作界面包括六個(gè)操作項(xiàng)，張力端口號(hào)和位移端口號(hào)分別表示接受張力數(shù)據(jù)和接受拉伸位移數(shù)據(jù)所需要的端口號(hào)，默認(rèn)情況下，張力端口為COM1，位移端口為COM3，如果需要?jiǎng)e的端口號(hào)點(diǎn)擊下拉列表進(jìn)行選擇，每個(gè)端口可供選擇的范圍為COM1^COM32。兩個(gè)端口用的波特率、校驗(yàn)位、數(shù)

72、據(jù)位、停止位，因此這四項(xiàng)設(shè)置每項(xiàng)都是被兩個(gè)端口共享的。波特率默認(rèn)位9600bps，如果需要可點(diǎn)擊下拉列表進(jìn)行選擇，下拉列表中列出了常用的波特率參數(shù)。校驗(yàn)位默認(rèn)位N（無(wú)校驗(yàn)位），如果需要校驗(yàn)位可點(diǎn)擊下拉列表進(jìn)行選擇，下拉列表中列出了E（偶）、O（奇）校驗(yàn)位。數(shù)據(jù)位默認(rèn)位8為，可以在下拉列表中選擇5、6、7、8位。停止位默認(rèn)為一位，可在下拉列表選擇1、2位設(shè)置停止位參數(shù)。設(shè)置完畢各個(gè)選項(xiàng)之后（注意：在設(shè)置端口號(hào)時(shí)，確定該軟件運(yùn)行的硬件平臺(tái)有

73、設(shè)置的端口號(hào)，兩個(gè)端口號(hào)不能重復(fù)，否則會(huì)出錯(cuò)</p><p>　　圖5-3 界面分解圖</p><p>　　圖5-4 管理員操作界面</p><p>　　B部分。該部分包含一個(gè)二維坐標(biāo)和一個(gè)彈簧模擬圖形。當(dāng)按C部分中的“數(shù)據(jù)請(qǐng)求”按鈕時(shí)，程序通過(guò)兩個(gè)串口向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求指令，下位機(jī)接受到該指令后會(huì)立刻將自己鎖存的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)又通過(guò)發(fā)送指令的那兩個(gè)串口

74、接收發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，一邊接受數(shù)據(jù)一邊通過(guò)該部分下方的彈簧模擬圖模擬彈簧拉伸狀態(tài)實(shí)現(xiàn)外觀上的實(shí)時(shí)性，可以使用戶方便的知道數(shù)據(jù)接收的時(shí)刻狀態(tài)。當(dāng)數(shù)據(jù)接收完畢時(shí)模擬彈簧拉伸到最大長(zhǎng)度，這是點(diǎn)擊C部分的“數(shù)據(jù)處理”按鈕，該部分的坐標(biāo)圖上會(huì)繪制出數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的二維曲線圖，該坐標(biāo)的Y坐標(biāo)軸表示張力，顯示范圍為7.5^10N，X坐標(biāo)軸表示位移,顯示范圍為0^50mm。</p><p>　　C部分。這部分較復(fù)雜，包含的內(nèi)容也較多?！皵?shù)

75、據(jù)請(qǐng)求”按鈕主要向下位機(jī)發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的控制?！皵?shù)據(jù)處理”按鈕將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線繪制、處理，并將處理結(jié)果作為實(shí)測(cè)參數(shù)在“實(shí)測(cè)參數(shù)”部分顯示出來(lái)以供參考和分析?！皩?shí)測(cè)參數(shù)”部分包含最大拉伸長(zhǎng)度、張力波動(dòng)方差、張力波動(dòng)區(qū)間。最大拉伸長(zhǎng)度在程序中通過(guò)比較的方法，找出拉伸長(zhǎng)度中最大數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。張力波動(dòng)方差是先求出張力數(shù)據(jù)的平均值，然后求出方差值，此過(guò)程雖然簡(jiǎn)單，但計(jì)算次數(shù)繁瑣，尤其是數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，編寫(xiě)這部分的算法時(shí)花了翻小功夫。張力

76、波動(dòng)區(qū)間在程序的實(shí)現(xiàn)中通過(guò)比較，找出張力的最大值和最小值?！皡⒖贾笜?biāo)”和“實(shí)測(cè)參數(shù)”中的內(nèi)容一樣，不同的是這部分的參數(shù)由用戶自己填寫(xiě)，寫(xiě)入的內(nèi)容都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)做出的參考量?！芭袛鄶?shù)據(jù)”可以將用戶輸入的參考指標(biāo)和實(shí)測(cè)參數(shù)進(jìn)行比較，得出該組數(shù)據(jù)是否合格。</p><p>　　該程序應(yīng)用方便，界面干凈整潔，使用時(shí)無(wú)需安裝，只需點(diǎn)擊可執(zhí)行文件圖標(biāo)即可直接運(yùn)行。</p><p>　　5.3應(yīng)用程序

77、的測(cè)試</p><p>　　由于作者電腦沒(méi)有集成硬件串口，所以在做該測(cè)試中使用虛擬串口軟件VSPD XP5進(jìn)行測(cè)試。為了測(cè)試作者專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一款測(cè)試軟件，命名SerialComm。SerialComm程序?qū)ｉT(mén)實(shí)現(xiàn)下位機(jī)的功能，當(dāng)它通過(guò)串口接收到下位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送指令時(shí)便可以將輸入在發(fā)送窗口的數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)送出去，測(cè)試過(guò)程當(dāng)中將SerialComm打開(kāi)兩次，一個(gè)使用COM2另一個(gè)使用COM4作為通信端口（注意：先將第一次打

78、開(kāi)的串口關(guān)閉，再進(jìn)行第二次打開(kāi)，否則由于兩次打開(kāi)使用默認(rèn)的同一個(gè)串口會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示），這是因?yàn)镾hows程序打開(kāi)時(shí)默認(rèn)串口為COM1和COM3。</p><p>　　如圖5-4、5-5 所示，打開(kāi)COM2端口和COM4端口，COM2端口發(fā)送張力數(shù)據(jù)，COM4端口發(fā)送拉伸位移數(shù)據(jù)。當(dāng)按Shows中“數(shù)據(jù)請(qǐng)求”按鈕時(shí)，SerialComm中數(shù)據(jù)接收窗口會(huì)出現(xiàn)Shows向它發(fā)送的指令，“01”、“02”分別表示張力數(shù)據(jù)

79、請(qǐng)求和拉伸位移數(shù)據(jù)請(qǐng)求，當(dāng)“01”、“02”指令被接收之后便發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)窗口中的數(shù)據(jù)，發(fā)送完之后會(huì)在收到一個(gè)指令“03”，它表示對(duì)數(shù)據(jù)鎖存。</p><p>　　為了增加數(shù)據(jù)的精度，下位機(jī)采用的是十六位精度的A/D轉(zhuǎn)換，因此本系統(tǒng)傳輸中傳輸兩位字節(jié)來(lái)表示一個(gè)數(shù)據(jù)，又因?yàn)閿?shù)據(jù)對(duì)小數(shù)的要求較高，該傳輸時(shí)在下位機(jī)增加1000倍，數(shù)據(jù)到達(dá)上位機(jī)是在減小1000倍，這樣做的是為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)木取Ｒ虼?，在SerialCo

80、mm程序的發(fā)送數(shù)據(jù)窗口看到的就是增加了1000倍的四位十六進(jìn)制數(shù)，高字節(jié)表示低8位，低字節(jié)表示高8位。</p><p><b>　　測(cè)試方法如下：</b></p><p>　　附錄中的數(shù)據(jù)為本次試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)先增大1000倍，然后轉(zhuǎn)換成兩個(gè)字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，此時(shí)的數(shù)據(jù)相當(dāng)于下位機(jī)傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)，用SerialComm將這些數(shù)據(jù)從串口發(fā)出，并由Shows應(yīng)用程序

81、從串口接受，之后進(jìn)行相關(guān)的處理、顯示、分析等操作，見(jiàn)圖5-7，圖5-8。</p><p>　　圖5-5 發(fā)送拉力數(shù)據(jù)的測(cè)試程序</p><p>　　圖5-6 發(fā)送拉力位移數(shù)據(jù)的測(cè)試程序</p><p>　　圖5-7 接收數(shù)據(jù)窗口</p><p>　　圖5-8 繪制圖形窗口</p><p>　　5.4軟件算法的實(shí)現(xiàn)<

82、;/p><p>　　在該程序中主要測(cè)量三個(gè)參數(shù)：最大拉伸長(zhǎng)度、張力波動(dòng)方差和張力波動(dòng)區(qū)間。其中張力波動(dòng)方差的判斷中只求出其方差，然后和所給出的標(biāo)準(zhǔn)方差進(jìn)行比較即可得出結(jié)果。而最大拉伸長(zhǎng)度和張力波動(dòng)區(qū)間這兩個(gè)參數(shù)應(yīng)用了線性分類(lèi)器進(jìn)行處理的。</p><p><b>　　張力波動(dòng)方差的求解</b></p><p>　　設(shè)x1,x2,...,xn為計(jì)算機(jī)

83、接收到的n個(gè)張力數(shù)據(jù)，其平均值為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　方差為</b></p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　在進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷的過(guò)程中，如果計(jì)算出的方差d小于或等于給出的標(biāo)準(zhǔn)方差d標(biāo)準(zhǔn)，則符合要求

84、，否則不符合。</p><p>　　線性分類(lèi)器算法的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　線性分類(lèi)器的原理在前面已經(jīng)講過(guò)，不再贅述。這里主要講述怎樣運(yùn)用線性分類(lèi)器處理數(shù)據(jù)的。在線性分類(lèi)器中可以處理多維空間和多類(lèi)問(wèn)題，本文主要針對(duì)二維和兩類(lèi)數(shù)據(jù)處理的。算法流程圖見(jiàn)圖5-9</p><p>　　圖5-9 算法流程圖</p><p>　　公式5-1已經(jīng)在第三節(jié)

85、講述過(guò)，這里為了更好的理解回過(guò)頭來(lái)再看一次。 </p><p><b>　　(5-1)</b></p><p>　　前面討論的是特征空間維數(shù)為m，由于本文中主要研究由拉伸長(zhǎng)度和張力組成的二維平面點(diǎn)，所以在此講解的特征空間維數(shù)為2，這里權(quán)值向量w=(w1,w2)T，將(5-1)展開(kāi)得</p><p><b&

86、gt;　　（5-2）</b></p><p>　　在此為一條分類(lèi)線，由于w1和w2決定了線的方向，w0決定了線的位置，因此當(dāng)一條分類(lèi)線確定時(shí)，w1,w2的比例是不變的，所以將w1作為一個(gè)常量時(shí)不會(huì)影響分類(lèi)線的解。只是最終求解出的w2會(huì)有所變化，但這不影響我們所研究的問(wèn)題。</p><p>　　令w1=-1，式5-2即變成下式</p><p><b&

87、gt;　?。?-3）</b></p><p>　　式5-3為二元一次方程，我們這樣做的目的就是要簡(jiǎn)化并求解分類(lèi)線。在計(jì)算機(jī)中求解二元一次方程不能用我們經(jīng)常用的消元法求解方法，這里使用萬(wàn)能公式。</p><p>　　設(shè)二元一次方程組為，則有</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><

88、;b>　　（5-5）</b></p><p>　　如圖5-9，l1(x)、l2(x)分別為兩個(gè)分類(lèi)線將二維平面分為C1、C2、C三個(gè)區(qū)域，其中C區(qū)是接收到彈簧的數(shù)據(jù)集合，每個(gè)點(diǎn)由拉伸長(zhǎng)度和張力組成?，F(xiàn)在需要求出l1(x)、l2(x)，使其數(shù)據(jù)集合剛好包含在兩條分類(lèi)線的中間。</p><p>　　設(shè)點(diǎn)A(xa1,xa2)、B(xb1,xb2)是C區(qū)的兩個(gè)點(diǎn),則可構(gòu)成方程組&

89、lt;/p><p>　　，根據(jù)公式（5-4）、（5-5）可求的</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　將式w2,w0帶入式（5-1）求出即求出分類(lèi)線l1(x)=0。在前面我們已將說(shuō)明過(guò)決策規(guī)劃，我們稱: l(x)=0為決策超平

90、面。若分類(lèi)對(duì)象只有兩類(lèi)1、2，決策規(guī)則為</p><p>　　如果將彈簧數(shù)據(jù)集合的所有點(diǎn)帶入l1(x)都滿足l1(x)0的話，則說(shuō)明該l1(x)為最終我們要找的分類(lèi)線，如果不滿足，則將彈簧數(shù)據(jù)集合的另外兩點(diǎn)帶入求出l1(x)=0,并判斷所有點(diǎn)帶入是否滿足l1(x)0，就這樣一直找到滿足要求的l1(x)=0。</p><p>　　對(duì)于求解l2(x)=0跟求解l1(x)=0幾乎一樣，唯一不同的

91、是，將所有彈簧的數(shù)據(jù)結(jié)合點(diǎn)帶入求解出的l2(x)之后l2(x)0。</p><p>　　求解出連個(gè)分類(lèi)線之后我們來(lái)進(jìn)行判斷 </p><p>　　圖5-9 線性分類(lèi)圖</p><p>　　測(cè)量彈簧的數(shù)據(jù)：拉力和位移，剛好在二維平面內(nèi)組成一系列點(diǎn)，這里用兩個(gè)線性函l1(x),l2(x)進(jìn)行兩類(lèi)分類(lèi)處理，如圖5-9所示。l1(x)將C1和C兩個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)

92、分開(kāi)，g2(x)將C2和C兩個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)分開(kāi)，C區(qū)域的數(shù)據(jù)為彈簧合格的數(shù)據(jù)點(diǎn)，C1區(qū)域和C2區(qū)域的方形點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)給出的參數(shù)，其中C2區(qū)域的點(diǎn)為（最小拉伸長(zhǎng)度，最小張力），設(shè)為點(diǎn)D，C1區(qū)域的方形點(diǎn)為（最大拉伸長(zhǎng)度，最大張力），設(shè)為點(diǎn)E。將點(diǎn)D帶入分類(lèi)線l1(x)時(shí)，如果l1(x)0，則合格，否則不合格。將點(diǎn)E帶入分類(lèi)線l2(x)時(shí)，如果l2(x)0，則合格，否則不合格。如果以上兩個(gè)條件都合格，并且張力標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)方差實(shí)測(cè)波動(dòng)方差，那么可以判定

93、該彈簧是合格的，如果有一個(gè)條件不符合，那么該彈簧不合格。</p><p>　　5.5恒力彈簧數(shù)據(jù)的測(cè)試結(jié)果</p><p>　　利用上述方法對(duì)實(shí)驗(yàn)所得10組數(shù)據(jù)(見(jiàn)附錄I)進(jìn)行處理分析，可得到每組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)彈簧的實(shí)測(cè)參數(shù)。如表5-1所示：</p><p>　　表5-1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)彈簧的實(shí)測(cè)參數(shù)</p><p><b>　　總結(jié)&l

94、t;/b></p><p>　　本文設(shè)計(jì)了一種基于矢量空間線性分類(lèi)的恒力彈簧質(zhì)量檢測(cè)裝置，其主要研究成果及結(jié)論如下：</p><p>　　論述了恒力彈簧檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)意義，在國(guó)內(nèi)外的研究以及應(yīng)用現(xiàn)狀，還有今后的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　系統(tǒng)的論述了數(shù)據(jù)采集和串行通信系統(tǒng)，以及一些數(shù)據(jù)處理的方法。</p><p>　　設(shè)計(jì)完成了彈簧

95、拉力和位移的非電量轉(zhuǎn)換成電量，并通過(guò)下位機(jī)傳送給PC機(jī)，以及在PC機(jī)上進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，用線性分類(lèi)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后根據(jù)所得的結(jié)果進(jìn)行彈簧的評(píng)價(jià)以及參數(shù)的合理定義。</p><p>　　雖然對(duì)課題進(jìn)行了很多研究，做了很多工作，但還是存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究。在測(cè)量過(guò)程中能否進(jìn)一步增加測(cè)量的精確度減小測(cè)量誤差。怎樣將整個(gè)系統(tǒng)連入Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。還有就是怎么實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)方面的自動(dòng)化，不用人

96、為的去拉彈簧，用戶只需坐在計(jì)算機(jī)前操作即可實(shí)現(xiàn)彈簧的一系列測(cè)試，除此之外，在編程過(guò)程中應(yīng)用的MSComm控件沒(méi)有直接用API那么靈活，無(wú)論是在時(shí)間還是控件復(fù)雜度來(lái)說(shuō)直接用API編程效果最好，使用API也使軟件的移植性較好。這些都是需要在今后的學(xué)習(xí)和生活中努力改進(jìn)的地方。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本學(xué)位論文是在導(dǎo)師xx的悉心指導(dǎo)和

97、關(guān)懷下完成的。從論文的選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果討論到論文的撰寫(xiě)及最后的定稿，無(wú)不傾注了xx老師的心血。是他的熱情教誨和幫助，激勵(lì)著我完成了本文的研究工作。xx老師在教學(xué)和科研工作中表現(xiàn)出的高尚的思想情操、對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的洞察力和對(duì)問(wèn)題的獨(dú)到見(jiàn)解與看法，都給本人以莫大的鼓勵(lì)。他在學(xué)習(xí)、工作和生活等方面給予的像慈父般的耐心培養(yǎng)和深切關(guān)懷不勝枚舉，時(shí)時(shí)令我為之感動(dòng)。值此學(xué)位論文完成之際，謹(jǐn)向敬愛(ài)的恩師表示由衷的感謝，致以崇

98、高的敬意。</p><p>　　同時(shí)向在大學(xué)四年學(xué)習(xí)期間在學(xué)習(xí)和生活上給予我許多幫助的領(lǐng)導(dǎo)、各位老師及2007級(jí)的全體同學(xué)表示感謝。感謝各位老師的辛勤工作，也祝愿2007級(jí)的全體同學(xué)都擁有精彩的未來(lái)。</p><p>　　感謝我的家人，是他們的支持和鼓勵(lì)使我得以集中精力完成了論文。</p><p>　　最后，感謝擔(dān)任我的論文評(píng)審工作的各位專(zhuān)家、教授，謝謝您提出的寶貴

99、意見(jiàn)和建議，使我的論文工作更加完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 梅麗鳳，王艷秋，汪毓鐸，任國(guó)臣，單片機(jī)原理及接口技術(shù)(第三版)[M].清華大學(xué)出版社，2009.2</p><p>　　[2] 李朝青，劉艷玲，沈怡麟.單片機(jī)與PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.2</p

100、><p>　　[3] 黃賢英, 劉恒洋. C++面向?qū)ο笈cVisual C++程序設(shè)計(jì)案例教程[M].北京：北京大學(xué)出版社，2009.4</p><p>　　[4] 黃維通,Visual C++面向?qū)ο笈c可視化程序設(shè)計(jì)(第二版)[M].清華大學(xué)出版社，2003.12</p><p>　　[5] 北京大學(xué)數(shù)學(xué)系幾何與代數(shù)教研室前代數(shù)小組.高等代數(shù)(第三版)[M].北京：高

101、等教育出版社，2003.</p><p>　　[6] 趙樹(shù)嫄.線性代數(shù)(第三版).北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，1997.</p><p>　　[7] 同濟(jì)大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系編，《工程數(shù)學(xué)——線性代數(shù)》（第四版）[M]，高等教育出版社，2007</p><p>　　[8] 徐勇, 楊強(qiáng), 楊靜宇. 基于核的快速特征抽取及識(shí)別方法[J]. 解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2

102、005.2</p><p>　　[9] 徐勇, 張重陽(yáng), 楊靜宇. 基于多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題模型的鑒別分析方法[J]. 南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005.1</p><p>　　[10]王新, 沈崢. Boosting及其在數(shù)據(jù)挖掘中的應(yīng)用[J]. 云南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004.2 </p><p>　　[11]陳綿書(shū), 陳賀新, 劉偉. 一種新的求解

103、無(wú)相關(guān)鑒別矢量集方法[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào) , 2004.7 </p><p>　　[12]王文勝, 陳伏兵, 楊靜宇. 一種基于奇異值分解的特征抽取方法[J]. 電子與信息學(xué)報(bào),2005.2 </p><p>　　[13]劉金鐸. 介紹一種簡(jiǎn)單的符號(hào)特征抽取方法[J]. 計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,1980.12</p><p>　　[14]陳元琰等.Visual C++編程

104、使用技術(shù)與案例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[15]胡哲源.掌握Visual C++——MFC程序設(shè)計(jì)與剖析[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[16]邊肇祺,張學(xué)工等.模式識(shí)別[M].第二版,清華大學(xué) 出版社,1999</p><p><b>　　附 錄</b></p>&l

105、t;p>　　彈簧張力測(cè)試數(shù)據(jù)第一組：</p><p>　　彈簧張力測(cè)試數(shù)據(jù)第二組：</p><p>　　彈簧張力測(cè)試數(shù)據(jù)第三組：</p><p>　　彈簧張力測(cè)試數(shù)據(jù)第四組：</p><p>　　彈簧張力測(cè)試數(shù)據(jù)第五組：</p><p>　　彈簧張力測(cè)試數(shù)據(jù)第六組：</p><p>　　彈