音乐喷泉特点的计算机控制系统

  音乐喷泉工程中安装有大量的电磁阀门、彩灯、水泵和产生其它机械动作的电机。除个别变频水泵需要用模拟信号来连续调节水柱高度、实现特定的艺术效果之外，其它部件基本是通过开关量进行控制。这些开关信号驱动阀门、彩灯、水泵随着音乐进行不同的组合，从而产生各种水形和灯光变换效果。为了达到听觉、视觉的和谐统一，控制系统应能根据音乐的节奏、旋律和感情色彩输出，产生各种不同的状态组合来配合水形和灯光实时变化。这也是音乐喷泉的控制不同于工业控制的主要特点。
对控制矩阵处理是整个控制程序的核心。由于硬件驱动板卡为16路输出，[Aij]的列数为16的整数倍，目前系统主控变量设计列数最大为n=256，行数数量不受限制。所以，控制矩阵最大可做到m256，m可以取任意自然数。矩阵[Aij]中第i行元素对应本喷泉工程设计中某时段△T里一个确定的控制输出点排列。△T的取值范围是10mS~1S,按lmS间隔可调。矩阵[Aij]的第j列的每个元素对应控制该点部件的一个时间间隔为△T的输出序列。于是[Aij]的每个元素Aij对应第j个被控部件在第i个时段的输出状态，Aij=1为开启，反之为关闭。如果某行元素全为零，表明此时段整个系统无输出；某列元素全为零表明该部件在工作期间无输出(可能是备用通道)。实际控制矩阵中，行数m是乐曲的播放时间和间隔△T取值之比。
形成水形的基本通路是由水泵、管道、阀门和喷头组成，针对不同水形要求有不同的控制方法。从喷泉的控制来看基本可分为四类：第一类水形，启动水泵直接向管道和喷头加压，效果是喷头的水柱在启动和停止时有一过渡的升降过程；第二类水形，需要通过变频器控制水泵转速来实现一种水柱连续升降的效果；第三类水形，在加压喷水时启动传动电机控制喷头摇摆，达到一种花型变换；第四类水形，需要在直接启动水泵向管道加压后，通过控制器快速地控制大量的电磁阀门的开闭，使喷嘴以各种方式进行点射，形成所谓“跑泉”和“跳泉”效果。