基于FF現(xiàn)場總線的先進(jìn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、FF現(xiàn)場總線是目前最具發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一，對FF現(xiàn)場總線的研究已經(jīng)成為工程界和學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。本課題“基于FF現(xiàn)場總線的先進(jìn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)"結(jié)合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，采用中科院沈陽自動(dòng)化研究所開發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)了一套基金會(huì)現(xiàn)場總線過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了在該FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)上使用先進(jìn)控制算法對具有時(shí)滯性等特性的被控對象的控制，而不僅限于原系統(tǒng)的PID控制算法。本課題旨在設(shè)計(jì)監(jiān)控軟件系統(tǒng)的同時(shí)，通過OPC(OLE forProces

2、s Control)技術(shù)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制算法與FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集成，更好地發(fā)揮它們各自的技術(shù)優(yōu)勢。論文的主要工作包括： 首先，介紹了FF現(xiàn)場總線、監(jiān)控軟件系統(tǒng)以及先進(jìn)控制算法的發(fā)展，分析了自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于FF現(xiàn)場總線的先進(jìn)控制的必要性和現(xiàn)實(shí)意義；研究了FF現(xiàn)場總線所涉及的關(guān)鍵技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)以及功能塊的組成和功能，為構(gòu)建基于FF現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)平臺作了相應(yīng)的理論支撐。其次，構(gòu)建了基于FF現(xiàn)場總線的過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究了各個(gè)

3、功能模塊的相關(guān)參數(shù)的配置，并搭建起一個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)控制平臺；針對系統(tǒng)的時(shí)滯問題，研究了預(yù)測控制及其改進(jìn)算法，引入了動(dòng)態(tài)矩陣控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，分別分析了其優(yōu)缺點(diǎn)；并提出一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)矩陣控制方案，采用兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來分別構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型和非線性優(yōu)化控制器。再次，研究了OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范(OPC DA)2.0版本、OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)形式并在此基礎(chǔ)上提出了一種VB6.0環(huán)境下基于OPC技術(shù)的監(jiān)控軟件體系結(jié)構(gòu)；同時(shí)為了能夠隨時(shí)

4、調(diào)用在OPC服務(wù)器上采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫來存取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)：對OPC服務(wù)器上采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行先進(jìn)控制算法的仿真和優(yōu)化，并搭建起了基于FF現(xiàn)場總線和OPC技術(shù)的監(jiān)控軟件平臺，從而實(shí)現(xiàn)了基于先進(jìn)控制算法的控制系統(tǒng)。最后，研究了Matlab環(huán)境下基于OPC技術(shù)的OPC DA客戶端接口程序的二次開發(fā)過程以及動(dòng)態(tài)矩陣算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)矩陣控制算法的實(shí)現(xiàn)，解決了Matlab環(huán)境下客戶端程序與OPC服務(wù)器以及與SQL Server 20