[發明專利]EPA分布式控制系統功能塊程序建模及優化方法

無效

• 申請號: 200910010810.4
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101510082A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 仲崇權;劉潔;楊素英;張立勇;李丹
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;G05B19/418;H05B37/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 梅洪玉

1.EPA分布式控制系統功能塊程序建模及優化方法，其特征在于如下步驟：

(一)功能塊數學模型的建立，功能塊如下(1)—(11)：

(1)位邏輯指令

(2)比較指令

(3)定時器指令

(4)計數器指令

(5)整數數學運算指令

表中“+”和分別表示算術加和邏輯或運算；“×”和“g”分別表示算術乘和邏輯與運算；

(6)實數運算指令

(7)邏輯運算指令

(8)移位和循環指令

表中“％”為取余數運算符；

(9)傳送指令

(10)轉換指令

(11)通訊指令

(二)功能塊圖程序模型的建立

首先，進行控制器選型，確定系統I/O點數及主從設備的資源分配情況，建立系統拓撲結構框架；依據任務描述，分配內存資源，編寫功能塊圖控制程序；

其次，確定狀態空間模型的形式和相關參數，如下式(1)所示：

x((k+1)T)=f(x(kT),u(kT))y(kT)=g(x(kT),u(kT))---(1)]]>

其中，狀態向量x(kT)=x1(kT)x2(kT)Mxn(kT),]]>

輸入向量u(kT)=u1(kT)u2(kT)Mur(kT),]]>

輸出向量y(kT)=y1(kT)y2(kT)Mym(kT),]]>T為采樣周期，省略不寫；

將系統AI、DI作為輸入向量u；

AO、DO作為輸出向量y；程序中的內存變量作為狀態向量x；

模型中采樣周期T的選擇如下：若為一級網絡，即主控制器直接作為現場應用層設備完成數據采集和輸出的情況，則將CPU掃描周期作為采樣周期T；若系統由多個主設備及各自的從設備構成，則采樣周期T取為CPU掃描周期、主從設備通訊周期及以太網通訊周期的最小公倍數；

最后，根據程序中由具體組態形式所確定的功能塊之間的邏輯關系，并參照用到的各個功能塊的數學模型，將相應功能塊的數學表達式進行組合運算，整理成如式(1)所示形式，即得到系統控制程序的狀態空間模型；

(三)模型簡化方法及程序優化實現

常用的簡化規則如下：

(1)處理布爾運算時，使用冗余定理、吸收定理和合并定理等邏輯代數公式；

(2)卡諾圖化簡法；

(3)定時器、計數器的化簡：

以定時器為例說明其簡化方法，假設有三個定時器，表達式為：

y1y2y3=v1000v1′000v1′′·u(x-v2)u(x-v2′)u(x-v2′′)=A·u(x-v2)u(x-v2′)u(x-v2′′)]]>

若滿足：①v2=v2′=v2′′,]]>寫為y1y2y3=A·u(x-v2),]]>表示三個定時器預設值相同；

②|A|=v1·v1′·v1′′=0,]]>表示三個定時器使能端信號在邏輯上不能同時發生，

表達式寫為：y1y2y3=tr(A)·u(x-v2)=(v1⊕v1′⊕v1′′)·u(x-v2);]]>

計數器的簡化方法與定時器類似；

(4)若u₁，u₂邏輯上不能同時發生，則當狀態方程中出現u₁，u₂時則省略；若u₁，u₂必有一個發生，則將的情況替換為1；

根據簡化后的模型所確定的輸入輸出變量及狀態變量之間的相互作用關系，分配寄存器等軟件資源，重新編寫程序，則實現對系統原控制程序的優化。