基于MATLAB GUI的鉆井工具姿態(tài)采集處理系統

　　4.2 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(mǎn)足本系統的需要。因此本系統調用系統中的Activex控件FlexArray、FlexGrid實(shí)現了數據在表格中的顯示，調用axes控件實(shí)現了數據圖形繪制。

　　本程序中用到的控件(包括Activex控件)，在其創(chuàng )建及屬性設置過(guò)程中，使用了全程序法、GUIDE屬性法和兩者相結合的方法。全程序法是只借助MATLAB提供的句柄功能創(chuàng )建及設置控件。而GUIDE屬性法類(lèi)似VB的設計風(fēng)格，容易上手，但是這種方法使得m文件過(guò)于依賴(lài)fig文件。兩者結合的方法使得設計更加靈活。下面以GUIDE屬性法和全程序法相結合的方法創(chuàng )建、調用FlexArray控件為例，講解本系統中的數據顯示部分?；究丶牟僮鞅容^簡(jiǎn)單，在此不進(jìn)行詳述。

　　FlexArray控件的全稱(chēng)是，該控件的文件即C：＼WINDOWS＼System32＼VSFLEX3.OCX，如果本機上沒(méi)有的話(huà)，可以到網(wǎng)上下載，或到其他機子上復制，然后使用regsvr32.exe注冊即可。做好這些準備工作之后，點(diǎn)擊GUI左側的工具箱中的Activex按鈕后，在設計區拖拉，彈出"Select an Activex Control"對話(huà)框，對話(huà)框中的"Activex Control List"列表框列出了在當前計算機上注冊的所有Activex控件，在該列表框中選中 控件，單擊"Create"按鈕，該控件便在GUI的空白編輯區被創(chuàng )建。

　　創(chuàng )建成功后，GUI自動(dòng)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(gè)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(guò)函數來(lái)調用對應的Activex控件?？丶膶傩栽O置可以通過(guò)雙擊控件或者右鍵菜單打開(kāi)屬性設置窗口來(lái)進(jìn)行，也可以通過(guò)在m文件中通過(guò)set命令設定。通過(guò)get可以獲取Activex控件的屬性。

　　要讀取或設定FlexArray控件表格中某單元格的內容時(shí)，首先通過(guò)handles.activexl.row=i；handles.activexl.col=j；語(yǔ)句指向目標單元格，然后通過(guò)fa=get(handles.activexl，′text′)；fa=str2num(fa)；語(yǔ)句將目標單元格中的內容轉換為數值賦給變量fa.通過(guò)set命令設置目標單元格中的內容，也可以設置固定欄標題，只是注意對于行固定欄的行號是0，列固定欄的列號是0。

　　4.3濾波處理及圖形繪制

　　如果使用采集到的傳感器輸出數據直接計算井眼姿態(tài)，將會(huì )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(dòng)和旋轉都會(huì )對傳感器輸出造成較大影響；(2)電路本身的電氣噪聲，對采集數據存在一定的影響。

　　在消除旋轉對實(shí)驗數據的影響后，再借助MATLAB語(yǔ)言實(shí)現濾波功能，具體實(shí)現流程如下：根據實(shí)驗數據，在MATLAB的FDAtool工具箱中設計濾波器，濾波效果與實(shí)際情況吻合后，將該濾波器的傳遞函數使用MATLAB語(yǔ)言實(shí)現，添加到"數據處理"功能按鈕對應的程序中，完成數據處理的全部功能。

　　將濾波前后的數據借助axeS控件繪圖顯示，可以看到數據處理前后對真實(shí)井眼姿態(tài)描述的差異。

　　5應用實(shí)例

　　本系統已經(jīng)應用于智能旋轉導向系統的室內實(shí)驗，圖3是在室內直井鉆井平臺上進(jìn)行模擬鉆井實(shí)驗的鉆進(jìn)過(guò)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：數據、命令的雙向傳輸及顯示、數據的后續處理功能。圖中曲線(xiàn)顯示區域黑線(xiàn)代表的是采集到的y軸重量加速度的數值GY，紅線(xiàn)代表的是經(jīng)過(guò)數據處理后的GY，不難發(fā)現，后者的波動(dòng)范圍明顯縮小，曲線(xiàn)更為光滑。然后利用處理過(guò)的三軸加速度數值，對鉆井工具的空間姿態(tài)角進(jìn)行計算，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)的準確測量，提供了一個(gè)可供借鑒和參考的方法，能夠使鉆井過(guò)程中減少停鉆次數，為提高鉆井效率和鉆井安全增加了保證。

　　6結論

　　具有數據處理、串口操作控制功能和Activex控件合理調用功能的上位機軟件，再加上高性能片上系統C8051F060作為主芯片的井下電路，兩者組成了模擬鉆井姿態(tài)采集處理系統，在115200的串口波特率下，實(shí)現了對多路井下信號的采集、處理，從實(shí)驗結果來(lái)看，井斜角、工具面角等空間角度的計算結果與實(shí)際情況較為符合，完全適用于鉆井工具的空間姿態(tài)測量應用。強大的數據處理功能，再加上人機操作界面，這使得MATLAB在工業(yè)現場(chǎng)監控方面將獲得更廣闊的應用?！?/p>