具有α-稳定的网络化控制系统容错设计
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1、智能控制: 即设计一个控制器(或系统),使之具有学习、抽象、推理、决策等功能,并能根据环境(包括被控对象或被控过程)信息的变化做出适应性反应,可以有各种人工智能的水平,从而实现由人来完成的任务。
2、智能控制由哪几部分组成?各自的特点是什么?①模糊控制(通过模拟人脑的思维方法设计控制器,可实现复杂系统的控制)②神经网络控制(从机理上对人脑生理系统进行简单结构的模拟,具有并行机制、模式识别、记忆和自学习能力的特点,能充分逼近任意复杂的非线性系统,能够学习与适应不确定系统的动态特性,有很强的鲁棒性和容错性)③遗传算法(可用于模糊控制规则的优化及神经网络参数及权值的学习)3、比较智能控制和传统控制的特点传统控制和智能控制的主要区别:①传统控制方法在处理复杂化和不确定性问题方面能力很低;智能控制在处理复杂性、不确定性方面能力较高。
智能控制系统的核心任务是控制具有复杂性和不确定性的系统,而控制的最有效途径就是采用仿人智能控制决策。
②传统控制是基于被控对象精确模型的控制方式;智能控制的核心是基于知识进行智能决策,采用灵活机动的决策方式迫使控制朝着期望的目标逼近。
传统控制和智能控制的统一:智能控制擅长解决非线性、时变等复杂控制问题,而传统控制适于解决线性、时不变等相对简单的控制问题。
智能控制的许多解决方案是在传统控制方案基础上的改进,因此,智能控制是对传统控制的扩充和发展,传统控制是智能控制的一个组成部分。
在这个意义上,传统控制和智能控制可以统一在智能控制的框架下,而不是被智能控制所取代。
智能控制研究对象的特点:(1)不确定性的模型 (2)高度的非线性 (3)复杂的任务要求智能控制的特点:(1)分层递阶的组织结构 (2)自学习能力 (3)自适应能力 (4)自组织能力(5)优化能力4、专家系统:是一类包含着知识和推理的智能计算机程序,其内部含有大量的某个领域的专家水平的知识和经验,具有解决专门问题的能力。
专家控制:是将专家系统的理论和技术同控制理论、方法与技术相结合,在未知环境下,仿效专家的经验,实现对系统的控制。
1 、设置SIS 系统的必要性例如化工项目罐区的介质种类复杂,可燃毒害介质多,发生事故后危害巨大。
罐区一旦发生事故,将会对上下游的工艺都产生影响,连带着相关装置都需要停产,损失不小。
减少罐区的安全事故可以更好的保证工厂的正常生产,提高效益。
不因节省初次投入而增大事故风险。
现行化工项目配套的罐区大多采用分散控制系统(DCS)进行操作控制及连锁。
DCS 系统具有控制功能完善多样、易操作、易扩展及维护方便等特点,但是并不适用于安全控制。
对于化工项目罐区要比一般油库操作更加频繁,误操作的概率就更大。
这时采用一套安全性更高的、容错能力强、具有故障自诊断功能、顺序事件记录功能(SOE)的安全仪表系统(SIS)就十分必要了。
2011 年8 月5 日,国家安全生产监督管理总局发布第40 号令,要求“涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源,配备独立的安全仪表系统(SIS)”。
2、确定SIS 系统的设置原则2.1 对储罐及介质分类本项目共有储罐55 座,储罐规格从2 万立到200 立大小不等,其中球形储罐24 座,立式圆筒形储罐31 座。
主要介质涉及甲醇、乙烯、丙烯、丙烷、丁烯、己烷、剩余碳四、剩余碳五MTBE、正丁醇、异丁醇、2- 丙基庚醇、杂醇油、碱液等20 余种。
2.2 对于重大危险源进行辨识根据《危险化学品重大危险源辨识》(GB18218-2009),重大危险源的辨识依据是物质的危险性及其数量[3] 。
单元内存在的危险物质为多品种时,则按(1)式计算,若满足式a,则定为重大危险源:式中:q1,q2,…,qn —每种危险化学品实际存在量,t;Q1,Q2,…,Qn —与各危险化学品相对应的临界量,t。
罐区分析结果见表1。
表1 危险化学品重大危险源构成Table 1 Hazard chemical significant dangerous source2.3 确定各种介质的重大危险源分级根据《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》(国家安全生产监督管理总局第40 号)的要求,对重大危险源进行分级 [2] 。
1、概述励磁调节装置是发电机的重要组成部分,无论是在暂态过程或稳态运行,同步发电机的运行状态在很大程度上与励磁有关,也就是说,一个优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性,而且可以有效地提高发电机及与其相联的电力系统的技术经济指标。
PWL型微机励磁调节装置,是适用于同步发电机组的新一代的微机励磁调节装置。
我国第一代微机励磁产品采用Z80、8031、8086、8098、80c196等单片机、单板机构成,随着计算机科学的飞速发展,新一代的微机励磁产品CPU多采用DSP高速数字信号处理芯片构成,其主频可达40MHz,运算速度快,硬件设计也更为简单,具有明显的优越性。
PWL型微机励磁调节装置,是南京合凯电气自动化有限责任公司自行研制的高科技产品,它以DSP芯片为核心,具有更简单的硬件结构和极其丰富的软件功能,采用先进的控制理论及全数字化的微机控制技术,该产品具有极高的性能价格比,其主要技术指标均达到或优于部颁“大、中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件”、“大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件”和“大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件”。
2、型号及适用范围调节。
众所周知,发电机励磁控制系统是一个闭环的调节系统,如何保证此系统的稳定及具有优良的动态调节品质是衡量励磁调节装置性能好坏的首要指标,也就是说,对于励磁调节装置,它的灵魂及核心所在是采用何种控制理论及其数学模型,在实际运行中,有的励磁调节装置在一般小干扰情况下运行尚可,但碰到突发事件,就可能出现不能强励,或强励后回不来,以及电网结构比较薄弱时运行不太稳定或静差率太大等,分析下来其实都是数学模型不够完善所至。
目前我国中小机组的励磁系统普遍存在的问题是开环放大倍数太小,造成调节能力很差,在小干扰的情况下发电机电压及无功负荷就会晃动,在大干扰情况下,例如一旦甩负荷就会导致发电机过压,直接威胁到发电机本体的安全。
本装置具有合理的数学模型,以确保发电机在各种运行工况下稳定运行,本装置的电力系统稳定器PSS能明显提高发电机的静稳定极性及大干扰情况下的动态稳定。
(封面一)LH-WLT01(02)微机励磁装置说明书武汉联华电气有限责任公司绪言武汉联华电气有限责任公司位于风光秀丽的武汉东湖新技术开发区,交通便利,科技发达,信息资源丰富。
多年来,武汉联华电气一直致力于电力系统自动化产品的开发和生产,其主导产品之一:LH-WLT01(02)微机励磁装置以其性能优越,运行可靠,维护、维修方便,售后服务优良,易于与微机监控系统接口等特点,在全国各地的用户中,获得广泛好评。
LH系列微机励磁装置具有下列四种类型:(1)LH-WLT01 单通道微机励磁装置;(2)LH-WLT02双通道微机励磁装置;(3)LH-WLT01LC单通道可编程励磁装置;(4)LH-WLT02LC 双通道可编程励磁装置。
这四种励磁装置是在融合了西门子技术的基础上并吸收电力系统自动化最新研究成果研制而成,是武汉联华电气有限责任公司与华中理工大学、七○九所紧密合作的产物,是现代控制理论、自动化技术、计算机网络技术、可编程控制完美结合的结晶。
LH-WLT01微机励磁装置选用了高性能的16位单片微机INTEL-80C196KC作为核心,配以适当的外围接口。
该种型号的励磁装置充分利用了单片机本身的硬件资源,功能强大,结构简单,性能可靠维护方便。
LH-WLT02则选用当今国际上性能最优、资源最丰富的32位微机INTEL-80386EX作为控制器的核心,充分利用处理器本身的丰富资源,大大减少外围接口芯片,实现总线不出模板,使其可靠性大大提高。
由于其超强的数字处理能力和丰富的内存,大大拓展了微机励磁装置的功能,如故障录波、试验结果分析和描述等。
该装置的主板是我公司自主设计定制的6层印制板。
LH-WLT01LC单通道可编程励磁装置,采用西门子公司的S7200系列的可编程控制器为核心,配以大规模集成电路构成的移相触发电路。
该种励磁装置结构简单,具有可编程控制器的一切优点:可靠、抗干扰能力强,编程简单、维护方便。
LH-WLT02LC双通道可编程励磁装置同LH-WLT01LC相比,增加了一套LH-WLT01LC调节器和切换电器。
化工自动化控制仪表作业安全生产考试题库模拟训练含答案答题时间:120分钟试卷总分:100分姓名:_______________ 成绩:______________第一套一.单选题(共20题)1.并行使用多个系统部件,并具有故障检测和校正功能的系统称为()系统。
A、冗余B、容错C、故障安全2.石油化工生产过程中的自动控制系统是具有被控变量()的闭环系统。
A、正反馈B、负反馈C、无偏差3.傅立叶定律是()的基本定律。
A、对流B、热辐射C、热传导4.串级控制系统中,副控制器的正反作用取决于工艺要求和()。
A、调节阀B、副控制器C、副对象5.串级控制系统利用主、副两个控制器串起来在一起来稳定()。
A、主参数B、副参数C、主对象6.对于干扰通道应该尽可能大的是的()。
A、放大系数B、时间常数C、微分时间7.电液执行器行程通过调整()的零点和量程电位器来完成。
A、控制卡B、反馈卡C、显示卡8.一个控制器同时控制两个或两个以上的调节阀,每个调节阀根据工艺的要求在控制器输出的一段信号范围内进行动作的是()控制系统。
A、串级B、分程C、比值9.我们把提供电能的装置叫做()。
A、电源B、电动势C、发电机10.串级控制系统中,主控制器的作用方式与()有关。
A、主对象特性B、副对象特性C、执行器的气开、气关形式11.CENTUMCS3000系统中,现场控制站FCS中()的功能是连接FCU的处理器卡与V网电缆,完成信号隔离与信号传输。
A、处理器卡B、总线接口卡C、Vnet连接单元12.在某些场合需要使用热电阻测量低于0℃的介质,一般采用()方式才能够达到工艺要求。
A、和测量常温时一样B、和在实验室里校验时相同C、采用灌蜡密封的方式13.球阀阀芯具有“V”型和()两种形式。
A、“O”型B、“W”型C、“长方体”型14.调节阀在调节系统使用时的流量特性是()。
A、理想流量特性B、工作特性C、修正特性15.测量敞口容器的液位,则变送器的量程与()有关。
计算机控制技术课后习题答案第一章绪论1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:P2(1)实时数据采集:对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入(2)实时决策:对采集到的被控量进行分析和处理,并按预定的控制规律,决定将要采取的控制策略。
(3)实时控制:根据控制决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
2 .计算机控制系统是由哪几部分组成?画出方块图并说明各部分的作用。
P3答:(1)计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部组成。
(2)方块图如下图所示:图计算机控制系统的组成框图作用:①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。
其中系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序,它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台;支持软件用于开发应用软件;应用软件是控制和管理程序;②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。
③生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
3. 计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么?为什么在计算机控制系统中要考虑实时性?P2(1)实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性;在线方式是生产过程和计算机直接相连,并受计算机控制的方式;离线方式是生产过程不和计算机相连,并不受计算机控制,而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
(2)在计算机控制系统中要考虑实时性,因为根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间;该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应,否则,将对生产过程造成影响甚至造成损害。
4. 计算机控制系统有哪几种典型形式?各有什么主要特点?P4~7(1)操作指导系统(OIS)优点:结构简单、控制灵活和安全。
缺点:由人工控制,速度受到限制,不能控制多个对象。
(2)直接数字控制系统(DDC)优点:实时性好、可靠性高和适应性强。
(3)监督控制系统(SCC)优点:生产过程始终处于最有工况。
软件工程复习题(课程代码252258)一、填空题(本大题共60小题)1.数据项是指__不可再分解的___数据单元。
2.软件概要设计的主要任务就是___软件结构的设计___。
3.软件维护的内容包括校正性维持,适应性维护、____完善性维护_____和预防性维护。
4.在建立对象的功能模型时,使用的数据流图中包含有处理、数据流、动作对象和___数据存储对象___。
5.规定功能的软件,在一定程度上对自身错误的作用(软件错误)具有屏蔽能力,则称此软件具有容错功能的软件。
6.软件可维护性度量的七个质量特性是可理解性、可测试性、可修改性、可靠性、可移植性、可使用性和效率。
7.为了便于对照检查,测试用例应由输入数据和预期的输出结果两部分组成。
8.软件结构是以模块为基础而组成的一种控制层次结构。
9.在结构化分析中,用于描述加工逻辑的主要工具有结构化语言、判定表和判定表三种。
10.软件工程是将系统化的、规范的、可定量的方法应用于软件的开发、运行和维护的过程,它包括方法、工具和过程三个要素。
11.PDL是一种介于___自然语言___和形式化语言之间的半形式化语言。
12.从软件的功能角度划分,协助用户开发软件的工具性软件称为_支撑__软件13.消除软件结构中高扇入扇出的做法是______增加中间层次的控制模块_____。
14.如果一个软件系统的全部实际加工都由原子模块来完成,而其他所有非原子模块仅仅执行控制或协调功能,这样的系统就是____完全因子分解_____的系统。
15.软件的可移植性是指当把软件移植到不同的运行环境时,不需改变其__规格___就能照原样工作的特性。
16.为满足用户对软件提出的新的要求而对软件进行扩充、改进的维护称为____完善性__维护。
17.将整个软件划分成若干单独命名和可编址的部分,称之为___模块___。
18.软件需求的____物理视图_____给出处理功能和数据结构的实际表示形式。
19.在面向对象的开发技术中,__类___是一组具有相同数据结构和相同操作的对象的集合。
智能控制理论与技术设计报告学院自动化学院专业控制科学与工程班级1303姓名聂鹏指导教师徐华中2014 年 2 月20 日武汉理工大学硕士研究生试题课程名称:智能控制理论与技术专业:双控1303班学号:1049721303692 姓名:聂鹏一、简答题(每小题10分)1.智能控制由哪几部分组成?各自的特点是什么?答:智能控制系统由广义对象、传感器、感知信息处理、认知、通信接口、规划和控制和执行器等七个功能模块组成;各部分的特点是:广义对象——包括通常意义下的控制对象和外部环境;传感器——包括关节传感器、力传感器、视觉传感器、距离传感器、触觉传感器等;感知信息处理——将传感器得到的原始信息加以处理;认知——主要用来接收和储存信息、知识、经验和数据,并对它们进行分析、推理,作出行动的决策,送至规划和控制部分;通信接口——除建立人机之间的联系外,还建立系统各模块之间的联系;规划和控制——是整个系统的核心,它根据给定的任务要求、反馈的信息以及经验知识,进行自动搜索,推理决策,动作规划,最终产生具体的控制作用;执行器——将产生的控制作用于控制对象。
2. 智能控制是在什么背景下产生的?答:传统控制理论在应用中面临的难题包括:(1) 传统控制系统的设计与分析是建立在精确的系统数学模型基础上的,而实际系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等,一般无法获得精确的数学模型。
(2) 研究这类系统时,必须提出并遵循一些比较苛刻的假设,而这些假设在应用中往往与实际不相吻合。
(3) 对于某些复杂的和包含不确定性的对象,根本无法以传统数学模型来表示,即无法解决建模问题。
(4) 为了提高性能,传统控制系统可能变得很复杂,从而增加了设备的初投资和维修费用,降低系统的可靠性。
传统控制理论在应用中面临的难题的解决,不仅需要发展控制理论与方法,而且需要开发与应用计算机科学与工程的最新成果。
人工智能的产生和发展正在为自动控制系统的智能化提供有力支持。
AE-2000控制装置技术说明书长沙美能电力设备股份公司概述AE-2000控制装置以ARM为控制核心(详见AE-2000控制装置说明书)作为励磁系统控制时,具有运算速度快,调节精度高,运行稳定可靠等特点。
是中小型励磁设备的理想选择。
第一章设计特点1)LOEC线性最优控制规律与PID+PSS控制方式相比,最优励磁控制规律是全部状态量的最优的线性组合,这种组合能保证系统在过渡过程中各状态量对其稳态值的平方误差的积分最小,使其控制效果不受振荡频率的影响。
从这一点上说线性最优控制规律具有有优于PID+PSS(Power System Stabilizer)的性能。
最优一体化控制器无论在系统发生一般频率的振荡(0.5~2Hz)或是超低频振荡(0.017~0.08Hz)或是次同步振荡(10~40Hz),均能有效地予以抑制,可使系统获得高动态稳定极限。
2)电网标准的励磁数学模型(PID+PSS2A)中国电网是一个正在建设的电网,电网变化比较大,同时又要保证电力供应的可靠性,所以电网对电站的调速和励磁的控制规律有严格的规定,虽然现代控制规律较传统的控制规律有较多的优势,但是诸多的控制理论对于电网的管理会带来诸多的不变。
在现阶段不利于电网的安全运行。
所以对于电厂和电网选择标准的数学模型是最好的选择。
3)高速ARM芯片,计算控制周期2ms利用ARM处理器超强的数据处理能力,吸收大量的现场经验,并应用许多成熟的励磁原理及算法实现要求的励磁控制,极大的提高了励磁控制的快速性、可靠性和准确性,使得整机性能指标达到最佳。
4)电磁兼容性试验电路设计采用先进的表面贴装技术(SMD),电子元器件功耗低,发热量小,可靠性高,不需进行额外的通风散热处理;在元器件选型中采用工业级功率P、无功功率Q、省去了模拟式变送器这种中间环节,简化了外围硬件,提高了响应速度和运行可靠性。
同事由于采用交流采样,控制板还具有同期功能。
7)同步回路断线保护独特的同步电路设计,保证了同步信号稳定、可靠。