[發明專利]先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法及裝置

有效

• 申請號: 201310035076.3
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103970077A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 鄭松;盧定興;陳藝賓;張望;劉朝儒;林麗明
• 申請（專利權）人: 福州福大自動化科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

1.一種先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、針對先進控制技術運行在一控制系統中的問題進行數據建模；

步驟2、設計先進控制組態元件的結構，實現先進控制算法；

步驟3、結合先進控制技術的控制應用，在工控系統組態軟件中通過先進控制組態元件的特點構建先進控制策略；

步驟4、驗證所述控制系統的各項設計的運行情況，同時測試先進控制技術應用在該控制系統前后，控制系統性能指標的變化。

2.根據權利要求1所述的先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，其特征在于：所述步驟1具體為：分析所述先進控制技術的機理和該先進控制技術所應用的控制系統的基本特性，通過控制系統的各部分結構的共同特征，分解出具有普遍性和代表性的公共模塊，完成對控制系統的數據建模。

3.根據權利要求2所述的先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，其特征在于：所述先進控制技術為對角遞歸神經網絡控制，控制系統為神經網絡控制系統，則分析所述對角遞歸神經網絡控制技術的機理和神經網絡控制系統的基本特征；所述神經網絡控制系統包括DRNN控制器和PID控制器，則數據建模具體為：按照基本的PID控制器的PID控制算法與對角遞歸神經網絡的動態模型推演出的公式，分解得到神經網絡控制系統的標志性參數，該標志性參數包括控制對象輸出對輸入的敏感度、增益系數、積分時間系數、微分時間系數，通過調節這4種參數可實現DRNN控制器對PID控制器的PID參數整定的過程。

4.根據權利要求1所述的先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，其特征在于：所述步驟2具體包括：

步驟20、根據數據建模的結果，對先進控制技術元件的結構進行解析，得到元件的基本組成；

步驟21、根據控制系統的控制站軟件的技術限制與先進控制組態執行效率的因素，確定最優的元件顆粒度，所述元件顆粒度是衡量元件計算規模大小的一項指標；

步驟22、確定先進控制技術算法的原理，通過編程工具實現先進控制算法；

步驟23、根據先進控制組態元件的結構與先進控制技術算法，在工控系統組態軟件中實現先進控制組態元件。

5.根據權利要求1所述的先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，其特征在于：所述步驟4具體包括：

步驟40、驗證先進控制組態元件在工控系統中的運行情況，即將構建的先進控制策略運行于控制系統的控制站中，控制策略與實際控制應用的設備或其模型相互通訊，監控先進控制過程的實時數據，從而驗證先進控制組態元件的數據建模與元件化設計的合理性；

步驟41、在工控系統中對控制系統的設計、組態、運行的技術性能進行測試；所述技術性能的測試包括：先進控制組態元件的計算性能是否滿足控制系統的實時性要求；先進控制組態元件對復雜控制過程的控制效果與對傳統控制的控制效果的比較；先進控制組態元件的白盒特性測試，元件輸入輸出參數的讀取與干預分析；采用相同控制對象和參數，在工控系統中執行先進控制算法與在MATLAB科學計算軟件中執行同樣的算法時運行結果的比較。

6.根據權利要求1所述的先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，其特征在于：所述先進控制技術以先進控制組態元件的方式集成到工控系統的組態軟件中，先進控制組態元件的管理和使用方法與常規控制元件一致；即先進控制組態元件與常規控制元件采用相同的管理方式，二者的使用方法一致,均可進行組態與調試，所述相同的管理方式是指先進控制組態元件與常規控制元件在工控系統的組態軟件中所使用的資源是一致的，兩種不同類型元件的數據結構相同，二者所占用的計算資源是一致的；所述先進控制組態元件的類型包括模糊PID控制元件、神經網絡控制元件、狀態預測控制元件；所述常規控制元件的類型包括繪圖元件、輸入元件、輸出元件、基礎計算元件、函數發生元件、布爾邏輯元件和功能控制元件、PID控制元件、高低限報警器元件。