基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法制造方法及圖紙

基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法，包括以下步驟：1)、根據實際工況對控制對象的模型進行辨識得到對象模型參數；根據系統IAE性能指標參數設置調度器閾值、調度策略、系統采樣周期、系統傳輸周期初始值，采樣序列和更新序列，系統模型為(1)；2)、根據當前的網絡服務質量動態重構通信序列并在線解析計算控制器參數；3)、由D/A轉換后輸出至執行器，由執行器作用到被控對象,使被控對象運行在給定的范圍內。本發明專利技術可根據網絡實時狀態進行控制器參數動態重構的單一控制器，克服原有控制器結構復雜并受通信序列傳輸周期約束問題，避免多個控制器周期性切換，方便被工程技術人員掌握和推廣使用。本發明專利技術可有效改善網絡環境，提高網絡利用率及系統的整體性能。

【技術實現步驟摘要】
基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法
本專利技術屬于工業以太網控制
，涉及的是一種基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法。
技術介紹
粉碎作為化學制藥過程的重要工序之一,直接影響著藥品的質量,藥物粉碎技術發展與設備改進是化藥制造工業轉型升級的關鍵,關系著化藥現代化與國際化的進程。粉粹的好壞將直接影響藥品質量、療效、外觀和口感等，粉碎過程中產生的粉塵濃度也直接影響著工作人員的人身安全(尤其對心肺功能的影響)；同時，基于以太網的網絡化控制方法也是提高藥品質量必不可少的要求。網絡控制系統是一種全分布式、網絡化實時反饋控制系統，是指傳感器、控制器及執行器和通信網絡的集合，用通信網絡提供設備之間的數據傳輸，從而實現系統資源共享和協調操作。目前，針對多變量通信受限的網絡控制器的設計方法普遍采用通信序列及混合邏輯動態構架的概念將原有網絡控制系統轉變成集調度和控制于一體的離散周期性時變切換系統，進而設計相應的控制器。這類設計方法普遍存在控制器的個數要受原有通信序列周期數的約束并且結構復雜；更進一步，當網絡服務質量發生動態變化的時候，往往需要多個控制器周期性頻繁切換才能確保控制系統的性能；另一方面，這類方法所用到的相關專業理論知識較多，不便于被工程技術人員掌握和推廣使用。
技術實現思路
為了克服具有隨機短時延的多輸入/多輸出藥品粉碎裝置網絡化控制系統中存在控制增益、通信序列無法動態重構的問題，本專利技術提供可根據系統IAE性能指標動態地調整信息的傳輸方式，克服網絡傳輸調度受限于當前傳輸網絡利用率的先驗知識，無法自適應網絡的動態變化，無法保證整個閉環網絡化控制系統具有良好的抗干擾性和魯棒性，在惡劣情況下甚至會引起控制器失效，從而使得整個閉環網絡控制系統達不到預先設計的控制性能問題。同時，本專利技術可根據網絡實時狀態進行控制器參數動態重構的單一控制器，克服原有控制器結構復雜并受通信序列傳輸周期約束問題，避免多個控制器周期性切換，方便被工程技術人員掌握和推廣使用。本專利技術可有效改善網絡環境，提高網絡利用率及系統的整體性能。為了解決上述技術問題采用的技術方案為：基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法，具體步驟包括：Step1、根據實際工況對藥品粉碎裝置進行系統辨識和參數估計如式(1)：其中表示r維藥品粉碎裝置的狀態向量；表示m維藥品粉碎裝置的旋鈕開度輸入向量，τk表示每個采樣周期內的隨機有界網絡短時延，且滿足0≤τk≤eh(0＜e＜1)h為控制系統的采樣周期，表示q維的部擾動信號，表示藥品粉碎裝置的被調輸出轉速、濕度、粉塵濃度信號向量，Ap,Bp,Cp是適當維數的系統矩陣；Step2：設置控制系統的采樣周期h、調度周期步長N、調度周期T，并滿足：T＝Nh；設置藥品粉碎裝置kT+αh時刻采樣序列的調度系數θi(kT+αh)閾值ηi和kT+βh時刻更新序列的調度系數δj(kT+βh)閾值并設置調度策略如式(2)所示：其中i∈(1,…,r),α∈(1,…,N)j∈(1,…,m),β∈(0,…,N-1)，IAE表示信號的絕對誤差性能。當k＝1時，設置初始調度矩陣Λα＝I，Ξβ＝I，否則根據調度策略生成當前調度周期T內的采樣調度矩陣和更新調度矩陣其中為kT+αh時刻采樣序列調度系數組成的向量，為kT+βh時刻更新序列調度系數組成的向量；Step3:系統以調度周期T離散化，并根據step2的調度策略建立如下映射關系：其中為系統調度后控制器的輸入狀態向量，為經系統調度后控制器的輸出向量；構建系統增廣向量矩陣包括：狀態向量矩陣X(kT)，控制器輸出U(kT)、控制器的有效輸入執行器的有效輸入被調輸出Z(kT)、外部擾動信號W(kT)、采樣調度矩陣更新調度矩陣和并建立新的映射關系如下：其中：Step4:設置系統狀態反饋控制器重新構造新的狀態向量G、M、N、L如下：L＝H1′并建立集調度與控制為一體的閉環系統模型(5)：其中：Kk為控制器參數,τkd----表示第k個調度周期內第d個采樣周期的時延,A、B0(τk)、B1(τk1)、H0、Ae、B′0(τk)、B′1(τk)、H′0、D′0(τk)、C′e、D′1(τk)、H′1為中間計算變量；Step5：重新定義計算變量并在線求解以下的優化問題:利用上一步得到的可行解，可得狀態反饋控制器參數其中表示矩陣的偽逆；當k＝k+1，重新回到Step3求解控制器參數；轉速控制信號由D/A轉換后輸出至脈沖電磁閥式怠速控制閥,濕度控制信號由D/A轉換后輸出至蒸汽裝置的氣動閥,粉塵濃度控制信號由D/A轉換后輸出至粉塵進氣、泄氣閥，最后作用到藥品粉碎裝置,使藥品粉碎裝置的轉速、濕度、粉塵濃度運行在給定的范圍內。本專利技術的有益效果主要表現在：單一控制器、系統傳輸周期動態重構、控制器參數動態重構結構簡單。附圖說明圖1是本專利技術給出的藥品粉碎裝置閉環控制結構圖圖2是本專利技術實際運行時采用的結構示意圖實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。參照圖1～圖2，一種基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法，本實施例藥品粉碎裝置轉速、濕度和粉塵濃度網絡化控制過程：第一步、在組態界面上設置模型辨識的相應參數，確定藥品粉碎裝置的辨識模型如下：其中：x(t)是系統的狀態向量，u(t)＝[u1u2]T是控制輸入向量，u1代表粉碎機旋鈕開度，u2代表冷卻水閥門開度。z(t)＝[z1z2]T是被控輸出向量，z1代表機體轉速，z2代表環境粉塵濃度。w(t)是外部擾動向量。由工控機將對象模型辨識參數等數據送到存儲單元RAM中；并在組態界面上設置系統為“離線”調節狀態。按照附圖2所示的閉環控制結構圖組建一個閉環控制系統。第二步：在組態界面上設置系統采樣周期h＝1s，調度周期的步長N＝2，IAE控制性能指標的閾值分別為η1＝0.01，η2＝0.05，第三步：在組態界面上點擊“運行”鍵，在線計算調度的通信序列、控制器參數。第四步：對u(k)進行限幅，防止積分飽和，然后由D/A轉換后輸出至執行器，由執行器作用到被控對象,使被控對象運行在給定的范圍內；此時組態界面上顯示的是在線情況下的系統閉環響應曲線，觀察曲線進行在線微調。第五步：在組態界面上設置系統為“在線”調節狀態，啟動控制系統參數調節，重新執行“在線控制程序”得到當前時刻的控制量。以上闡述的是本專利技術給出的一個實施例表現出的優良優化效果，顯然本專利技術不只是限于上述實施例，在不偏離本專利技術基本精神及不超出本專利技術實質內容所涉及范圍的前提下對其可作種種變形加以實施。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法，包括以下步驟：Step?1、根據實際工況對藥品粉碎裝置進行系統辨識和參數估計如式(1)：

【技術特征摘要】
1.基于調度與控制器參數動態重構的藥品粉碎裝置網絡化控制方法，包括以下步驟：Step1、根據實際工況對藥品粉碎裝置進行系統辨識和參數估計如式(1)：其中表示r維藥品粉碎裝置的狀態向量；表示m維藥品粉碎裝置的旋鈕開度輸入向量，τk表示每個采樣周期內的隨機有界網絡短時延，且滿足0≤τk≤eh(0＜e＜1)h為控制系統的采樣周期，表示q維的部擾動信號，表示藥品粉碎裝置的被調輸出轉速、粉塵濃度信號向量，Ap,Bp,Cp是適當維數的系統矩陣，Rx(r,m,q,n∈x)表示x維的實數集；Step2：設置控制系統的采樣周期h、調度周期步長N、調度周期T，并滿足：T＝Nh；設置藥品粉碎裝置kT+αh時刻采樣序列的調度系數θi(kT+αh)閾值ηi和kT+βh時刻更新序列的調度系數δj(kT+βh)閾值并設置調度策略如式(2)所示：其中i∈(1,…,r),α∈(1,…,N)j∈(1,…,m),β∈(0,…,N-1)，IAE表示信號的絕對誤差性能。當k＝1時，設置初始調度矩陣Λα＝I，Ξβ＝I，否則根據調度策略生成當前調度周期T內的采樣調度矩陣和更新調度矩陣其中為kT+αh時刻采樣序列調度系數組成的向量，為kT+βh時刻更新序列調度系數組成的向量；Step3:系統以調度周期T離散化，并根據step2的調度策略建立如下映射關系：其中為系統調度后控制器的輸入狀態向量，為經系統調度后控制器的輸出向量；構建系統增廣向量矩陣包括：狀態向量矩陣X(kT)，控制器輸出U(kT)、控制器的有效輸入執行器的有效輸入被調輸出Z(kT)、外部擾動信號W(kT)、采樣調度矩陣更新調度矩陣和并建立新的映射關系如下：其中：

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵奇可，李鵬歡，何正強，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33