基于模型化设计的复杂控制算法实现平台及在电熔镁炉上的应用

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随着科技的发展以及社会的进步,工业界对其控制系统的性能要求也越来越高。在不断提升对控制精度的要求同时,对生产过程节能降耗的要求也日趋严格。因此工业过程需要更多高级的控制算法以及优化算法来完成这些需求。然而,当下流行的以PLC为核心的控制系统难以实现复杂的控制算法,而利用C语言开发控制程序虽然可以实现复杂算法,却会带来漫长的开发周期,同时对开发人员的素质也有较高的要求。因此,为工业界提出一种高效的复杂控制算法实现机制是非常必要的。基于模型的设计思想,是一种当下流行的高效的计算机辅助设计思想。如今正被广泛应用于汽车、航空等复杂工艺的设计之中。本文在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究”的支持下,针对降低工业复杂控制算法开发难度的问题,引入了基于模型的设计思想,并将代码生成技术与实时操作系统结合起来,研究开发了基于模型化设计的复杂控制算法实现平台。并将该平台在电熔镁炉工艺中得以验证。验证结果表明,利用本文开发的控制器可以快速地实现基于高级控制算法的电熔镁炉控制策略,并能取得良好的控制效果。本文主要工作归纳如下:(1)研究了基于模型的设计思想,以及与传统设计思路相比的优势所在。同时,介绍了Simulink的RTW机制,以及如何利用这种机制为某一特定对象定制或改进其代码生成流程;(2)分析了现有的基于模型的设计技术,并对其代码生成过程进行了改进。其中包括数据采集卡的驱动模块库的开发、代码生成过程的优化以及依据生成代码的结构所开发的监控生成代码运行的嵌入式运行监控API(3)提出了基于模型化设计的电熔镁炉控制器的整体规划,并开发了控制器的软硬件。其硬件开发包括控制器主板以及采集卡的选型,以及驱动电路的开发。软件开发包括硬件驱动模块的开发,以及触摸屏上的本地监控程序的开发,以及模型化控制程序的开发;
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