[發(fā)明專利]一種具有云控制器編程功能的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710669246.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN107463096B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)守平;李東林;趙云青;張鑫宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發(fā)明公開一種具有云控制器編程功能的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括云服務(wù)端、用戶端、監(jiān)控端、實(shí)際被控系統(tǒng)；所述云服務(wù)端搭建有控制算法庫、數(shù)據(jù)庫、模型辨識(shí)庫、優(yōu)化算法庫和服務(wù)器管理模塊；所述用戶端搭建有參數(shù)設(shè)定模塊、用戶端通訊模塊、控制算法上傳模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊；所述監(jiān)控端搭建有用戶信息管理監(jiān)控模塊、監(jiān)控端通訊模塊；所述實(shí)際被控系統(tǒng)搭建有執(zhí)行模塊、檢測模塊、通信模塊、被控對(duì)象。實(shí)現(xiàn)用戶通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行云控制實(shí)驗(yàn)，同時(shí)教師可以實(shí)現(xiàn)對(duì)使用者的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。更為重要的是將控制算法、辨識(shí)算法以及優(yōu)化算法置于“云”中，利用云計(jì)算的優(yōu)勢可以快速進(jìn)行各種復(fù)雜算法的運(yùn)算，降低對(duì)硬件設(shè)備要求，減少成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于控制實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有云控制器編程功能的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在控制理論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，仿真與實(shí)驗(yàn)占據(jù)重要的地位。目前實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要以分布式控制系統(tǒng)DCS作為控制器，或者以各類單片機(jī)作為控制器，其中前者控制器軟硬件資源豐富、功能齊全，后者可用資源較少，需要自行開發(fā)設(shè)計(jì)。但是兩者為控制器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)均無法擺脫場所和時(shí)間的限制，學(xué)生需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到指定場所進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；受到設(shè)備資源限制，導(dǎo)致無法滿足大規(guī)模同時(shí)實(shí)驗(yàn)；受系統(tǒng)本身資源限制，先進(jìn)復(fù)雜的控制算法很難編譯運(yùn)行。針對(duì)這些問題，本發(fā)明提出了一種云控制的思想，將控制算法置于云端，利用云的分布式高速計(jì)算能力，形成控制、辨識(shí)、優(yōu)化的一體化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，較好解決了傳統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的問題。這種控制系統(tǒng)目前尚未見到報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種具有云控制器編程功能的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種具有云控制器編程功能的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括云服務(wù)端、用戶端、監(jiān)控端、實(shí)際被控系統(tǒng)；

所述云服務(wù)端搭建有控制算法庫、數(shù)據(jù)庫、模型辨識(shí)庫、優(yōu)化算法庫和服務(wù)器管理模塊；

所述用戶端搭建有參數(shù)設(shè)定模塊、用戶端通訊模塊、控制算法上傳模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊；

所述監(jiān)控端搭建有用戶信息管理監(jiān)控模塊、監(jiān)控端通訊模塊；

所述實(shí)際被控系統(tǒng)搭建有執(zhí)行模塊、檢測模塊、通信模塊、被控對(duì)象。

所述云服務(wù)端搭建有控制算法庫、數(shù)據(jù)庫、模型辨識(shí)庫、優(yōu)化算法庫和服務(wù)器管理模塊；

所述控制算法庫，用于存儲(chǔ)由用戶端上傳的被控對(duì)象的各種控制算法。

所述數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)用戶的基本信息、實(shí)驗(yàn)設(shè)備傳輸?shù)谋豢亓俊⒔?jīng)算法計(jì)算得到控制量，用戶的基本信息包括用戶的購買的實(shí)驗(yàn)時(shí)間、消費(fèi)時(shí)間和密保問題；

所述模型辨識(shí)庫，用于辨識(shí)實(shí)際被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的控制量，以及經(jīng)實(shí)際被控系統(tǒng)傳至用戶端，然后由用戶端上傳至數(shù)據(jù)庫的被控對(duì)象輸出量，采用分布式算法UMDA優(yōu)化算法進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，建立被控對(duì)象模型；

所述優(yōu)化算法庫，利用模型辨識(shí)庫得到的被控對(duì)象模型，結(jié)合控制算法庫中的控制算法，采用UMDA算法得到用戶設(shè)計(jì)的控制器優(yōu)化參數(shù)，將其傳輸至控制算法庫中更新對(duì)應(yīng)的算法參數(shù)；

所述服務(wù)器管理模塊，用于在多個(gè)用戶端訪問時(shí)，開啟線程為每一個(gè)用戶端分配一個(gè)對(duì)應(yīng)的被控對(duì)象控制算法，在用戶端退出操作時(shí)，取消其對(duì)應(yīng)線程，使對(duì)應(yīng)的設(shè)備處于空閑狀態(tài)；管理用戶的添加和刪除，管理用戶的數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和刪除；管理用戶的連接被控對(duì)象的控制算法的添加和刪除，管理用戶的連接對(duì)象的模型辨識(shí)以及控制器參數(shù)的優(yōu)化。

所述用戶端搭建有參數(shù)設(shè)定模塊、用戶端通訊模塊、控制算法上傳模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊；

所述參數(shù)設(shè)定模塊，用于獲取當(dāng)前實(shí)際被控系統(tǒng)的串口號(hào)、選擇實(shí)驗(yàn)類型、設(shè)定輸入量；