[發明專利]一種具有云控制器編程功能的計算機控制實驗系統

有效

• 申請號: 201710669246.1
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107463096B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 關守平;李東林;趙云青;張鑫宇
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

1.一種具有云控制器編程功能的計算機控制實驗系統，其特征在于：包括云服務端、用戶端、監控端、實際被控系統；

所述云服務端搭建有控制算法庫、數據庫、模型辨識庫、優化算法庫和服務器管理模塊；

所述用戶端搭建有參數設定模塊、用戶端通訊模塊、控制算法上傳模塊、數據顯示模塊；

所述監控端搭建有用戶信息管理監控模塊、監控端通訊模塊；

所述實際被控系統搭建有執行模塊、檢測模塊、通信模塊、被控對象；

實驗系統的控制方法采用如下步驟：

步驟1：登錄用戶端，通過云服務端的數據庫中存儲的用戶的基本信息判斷該用戶是否存在，若存在彈出成功登錄的提示，否則請先注冊賬號再行登錄；登錄成功后用戶端自動去判斷當前是否有實際被控對象連入系統，若成功連入則獲取當前設備的串口號、通信速率信息，否則提示請先連入實際被控對象，然后強制下機；

步驟2：將當前用戶信息以及連接設備的信息經用戶端送至云端數據庫保存；

步驟3：通過用戶端的控制算法上傳模塊上傳根據用戶編寫的控制算法生成的代碼文件；

步驟4：接口板中檢測模塊將采集到的被控對象輸出量經通信模塊送至用戶端，用戶端送至云端數據庫中；

步驟5：根據用戶端送至云端數據庫的輸出量，在云端采用用戶編寫的控制算法進行計算，得到被控對象控制量；

步驟6：通過云服務端保存經過控制算法計算得到的被控對象的控制量；將控制量傳回用戶端，同時將從用戶傳來的輸出量與經控制算法計算得到的被控對象的控制量傳遞到監控端；

步驟7：用戶端接收到云服務端將控制量后，通過接口板232串口通信模塊將控制量送至執行模塊，執行模塊驅動電機運轉；然后用戶端數據顯示模塊根據傳回的控制量以及采集得到的輸出量繪制相應的實時曲線；

步驟8：通過觀察實時曲線，判定當前控制效果，如果實時曲線波動較大，首先點擊用戶端主界面“復位”按鈕停止實驗，點擊“模型優化”調用云服務端的模型辨識庫進行被控對象模型辨識，如果控制效果良好即曲線波動較小，轉到步驟11；

步驟9：基于步驟8辨識得到的被控對象模型，以及用戶上傳的控制算法，調用優化算法庫的UMDA優化算法，進行控制器參數優化；

步驟10：將優化得到控制器參數嵌入到用戶編寫的控制算法中，通過觀察用戶端繪制的實時曲線觀察實驗效果；

步驟11：判斷停止標志，如果是則實驗結束，否則返回步驟4。

2.根據權利要求1所述的一種具有云控制器編程功能的計算機控制實驗系統，其特征在于：

所述云服務端搭建有控制算法庫、數據庫、模型辨識庫、優化算法庫和服務器管理模塊；

所述控制算法庫，用于存儲由用戶端上傳的被控對象的各種控制算法；

所述數據庫，用于存儲用戶的基本信息、實驗設備傳輸的被控量、經算法計算得到控制量，用戶的基本信息包括用戶的購買的實驗時間、消費時間和密保問題；

所述模型辨識庫，用于辨識實際被控對象的數學模型；根據數據庫中的控制量，以及經實際被控系統傳至用戶端，然后由用戶端上傳至數據庫的被控對象輸出量，采用分布式算法UMDA優化算法進行參數辨識，建立被控對象模型；

所述優化算法庫，利用模型辨識庫得到的被控對象模型，結合控制算法庫中的控制算法，采用UMDA算法得到用戶設計的控制器優化參數，將其傳輸至控制算法庫中更新對應的算法參數；

所述服務器管理模塊，用于在多個用戶端訪問時，開啟線程為每一個用戶端分配一個對應的被控對象控制算法，在用戶端退出操作時，取消其對應線程，使對應的設備處于空閑狀態；管理用戶的添加和刪除，管理用戶的數據信息的存儲和刪除；管理用戶的連接被控對象的控制算法的添加和刪除，管理用戶的連接對象的模型辨識以及控制器參數的優化。