[發(fā)明專(zhuān)利]EPA分布式控制系統(tǒng)功能塊程序建模及優(yōu)化方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910010810.4
• 申請(qǐng)日: 2009-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101510082A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仲崇權(quán);劉潔;楊素英;張立勇;李丹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/05
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/05;G05B19/418;H05B37/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心
• 代理人: 梅洪玉

1.EPA分布式控制系統(tǒng)功能塊程序建模及優(yōu)化方法，其特征在于如下步驟：

(一)功能塊數(shù)學(xué)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(shí)器指令

(4)計(jì)數(shù)器指令

(5)整數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算指令

表中“+”和分別表示算術(shù)加和邏輯或運(yùn)算；“×”和“g”分別表示算術(shù)乘和邏輯與運(yùn)算；

(6)實(shí)數(shù)運(yùn)算指令

(7)邏輯運(yùn)算指令

(8)移位和循環(huán)指令

表中“％”為取余數(shù)運(yùn)算符；

(9)傳送指令

(10)轉(zhuǎn)換指令

(11)通訊指令

(二)功能塊圖程序模型的建立

首先，進(jìn)行控制器選型，確定系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)及主從設(shè)備的資源分配情況，建立系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框架；依據(jù)任務(wù)描述，分配內(nèi)存資源，編寫(xiě)功能塊圖控制程序；

其次，確定狀態(tài)空間模型的形式和相關(guān)參數(shù)，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(tài)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(xiě)；

將系統(tǒng)AI、DI作為輸入向量u；

AO、DO作為輸出向量y；程序中的內(nèi)存變量作為狀態(tài)向量x；

模型中采樣周期T的選擇如下：若為一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，即主控制器直接作為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用層設(shè)備完成數(shù)據(jù)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(tǒng)由多個(gè)主設(shè)備及各自的從設(shè)備構(gòu)成，則采樣周期T取為CPU掃描周期、主從設(shè)備通訊周期及以太網(wǎng)通訊周期的最小公倍數(shù)；

最后，根據(jù)程序中由具體組態(tài)形式所確定的功能塊之間的邏輯關(guān)系，并參照用到的各個(gè)功能塊的數(shù)學(xué)模型，將相應(yīng)功能塊的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行組合運(yùn)算，整理成如式(1)所示形式，即得到系統(tǒng)控制程序的狀態(tài)空間模型；

(三)模型簡(jiǎn)化方法及程序優(yōu)化實(shí)現(xiàn)

常用的簡(jiǎn)化規(guī)則如下：

(1)處理布爾運(yùn)算時(shí)，使用冗余定理、吸收定理和合并定理等邏輯代數(shù)公式；

(2)卡諾圖化簡(jiǎn)法；

(3)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的化簡(jiǎn)：

以定時(shí)器為例說(shuō)明其簡(jiǎn)化方法，假設(shè)有三個(gè)定時(shí)器，表達(dá)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(mǎn)足：①v2=v2′=v2′′,]]>寫(xiě)為y1y2y3=A·u(x-v2),]]>表示三個(gè)定時(shí)器預(yù)設(shè)值相同；

②|A|=v1·v1′·v1′′=0,]]>表示三個(gè)定時(shí)器使能端信號(hào)在邏輯上不能同時(shí)發(fā)生，

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

計(jì)數(shù)器的簡(jiǎn)化方法與定時(shí)器類(lèi)似；

(4)若u₁，u₂邏輯上不能同時(shí)發(fā)生，則當(dāng)狀態(tài)方程中出現(xiàn)u₁，u₂時(shí)則省略；若u₁，u₂必有一個(gè)發(fā)生，則將的情況替換為1；

根據(jù)簡(jiǎn)化后的模型所確定的輸入輸出變量及狀態(tài)變量之間的相互作用關(guān)系，分配寄存器等軟件資源，重新編寫(xiě)程序，則實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)原控制程序的優(yōu)化。