[發明專利]基于LSOA構架的開放式控制方法

無效

• 申請號: 201010252040.7
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN101976062A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 張平;湯峰;蘇彥彬;賴宇亮;吳宏;盧鈺庭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發明涉及一種開放式結構控制方法，具體涉及一種基于LSOA(Lightweight?Service-Oriented?Architectures，輕量級SOA)構架的開放式控制方法。?

背景技術

控制系統技術正經歷著從傳統封閉式向開放式控制系統發展的過程。開放式控制系統是機械制造技術領域的革命性飛躍，其硬件、軟件和總線規范都是標準的，對外開放的，使控制系統滿足模塊化、標準化合網絡化的要求，因此開放式控制系統被公認為將取代傳統封閉式控制系統。目前采用一般架構的開放式控制系統，也具有一定的可擴充性和可定制性，達到開放，通用的基本要求；但是其配置過程比較繁瑣，缺乏良好的可交互性以及友好的人機界面，而且不能在系統運行時動態配置系統的運行流程。?

據查，上海廣茂達伙伴機器人有限公司申請了“基于USB總線的開放式運動控制系統”專利(申請號：200610148131.X)，該系統在通用的Windows平臺上實現實時運動控制算法，可以進行兩層架構和一層架構控制的無縫切換。但在體系結構方面存在通用性上的不足：首先，它基于特定的硬件平臺研制，不能跨越硬件平臺移植；其次控制軟件無法對不同的控制對象上通用；在體系結構方面缺乏標準化規范，在不同廠家的硬件產品和控制軟件之間不通用。?

上海電氣(集團)總公司研究中心申請了“開放式數字控制器”專利(專利號：03210641.6)，該數字控制器采用通用工業控制微機的主板，配以標準的總線接口板或通訊接口板，其基本結構具有一定通用性，但需更換通訊接口板及相應控制軟件，其通用性有很大局限性。?

中國科學院自動化研究所申請了“開放式工業機器人控制平臺”的專利(申請號：00129523.3)。該專利中開放式工業機器人控制平臺屬于通用的工業機器人控制系統。其突出特點是將通用的工業計算機引入傳統的機器人控制系統中，并采用獨特的開放式及模塊化結構，將原來結構封閉的控制器擴展為結構開放的控制平臺。這一發明主要應用在基于工業計算機平臺上的機器人，因而無法推廣到一般硬件平臺上的機器人控制。?

上海交通大學申請的“面向對象的機器人通用開放控制系統”及在此基礎上申請的“開放式網絡機器人通用控制系統”專利(申請號：03128900.2)，采用把各部件封裝成功能模塊，?通過約束各模塊間的交互和規范各模塊所屬層次，實現通用的控制體系。“開放式網絡機器人通用控制系統”通過服務公布-查找模型實現了機器人和機器人設備間的自發互聯和機器人組件的網絡即插即用。但這兩專利系統采用模塊化結構，這種緊耦合的模塊化結構選擇特定的上層控制軟件作為其模塊化的參考依據，使得這些模塊在不同應用時必須重新編程或修改，影響了通用性。?

清華大學申請的“開放式結構機器人控制器”專利(申請號：03100077.0)，其應用軟件系統RTOC主要由三個運行層次組成；基礎層是在各個特殊的設備驅動程序之上，抽象出設備無關的訪問接口；中間層負責管理系統伺服周期的定義和運行；應用層為高層應用程序，可監控系統狀態。這三個層次能夠各自獨立運行，在實現各自功能的基礎上，每一層為其必要的用戶層提供必要的訪問接口。但它也采用緊耦合的模塊化結構，必然存在通用性及靈活性方面的問題。?

另外，歐美及日本等工業發達國家都相繼在開放式結構控制系統方面進行了大量的投入和研究，其中最具代表性和影響的相關研究計劃有：1)美國的NGC和OMAC計劃；2)歐盟的OSACA計劃和OCEAN計劃；3)日本的OSEC計劃。?

綜上所查，現有的幾種開放式控制技術方案，可以替換具體的控制算法模塊以適應不同需求。但是都存在以下三個問題：(1)緊耦合的模塊化結構在不同應用時必須重新編寫或修改功能模塊，并且各功能模塊及其處理流程在系統啟動后就已加載，不能在線維護更新，通用性、靈活性較差；(2)只能適應線性的控制流程，當各種模塊間關系比較復雜時，無法建立起與之適應的復雜控制流程；(3)控制流程的配置方式較復雜，缺乏靈活性，交互性差，無法在系統運行時動態修改和配置控制流程。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有控制技術方案的結構封閉，系統功能固定、不具有柔性、兼容性差，維護費用昂貴等缺陷，提出基于LSOA架構的開放式控制方法，其基本思想是以服務為核心，將各功能組件提供的資源整合成可操作的、基于標準的服務，使其能被重新組合和應用，并且設計了一個可在線配置業務流程的軟總線，是一個具有開放式系統結構、可擴展、可重構、可在線升級維護、應用服務容錯能力強等特點的控制方法。?