先进控制策略在MCGS上的集成方法、系统、处理终端技术方案

本发明专利技术属于集成技术领域，公开了一种先进控制策略在MCGS上的集成方法、系统、处理终端，先进控制策略在MCGS上的集成方法包括：使用MATLAB设计得到先进控制策略，并利用MATLAB将设计的先进控制策略打包成COM组件的形式；在VB集成开发环境中调用打包好的COM组件，在VB环境中生成遵守组态软件MCGS接口规范的ActiveDLL。本发明专利技术运用跨平台混合编程的方法成功把先进控制算法集成到了组态软件中，弥补了组态软件控制算法开发方面的不足，对充分发挥工业组态软件在工业信息化系统集成的优势，扩展组态软件应用领域有很大意义，提高组态软件使用率有很大意义。件使用率有很大意义。

【技术实现步骤摘要】
先进控制策略在MCGS上的集成方法、系统、处理终端


[0001]本专利技术属于集成
，尤其涉及一种先进控制策略在MCGS上的集成方法、系统、处理终端。

技术介绍

[0002]目前，近年来国产组态软件异军突起，选用国产组态软件开发性价比较高的控制系统已成为可能。随着国内组态软件和控制设备逐步发展、日渐成熟,充分利用其各自的优点并结合自己的实际需要建立解决方案，达到理想的性价比成为工程技术人员追求的目标。但是目前组态软件最大的一个弱点就是脚本语言简单难以实现先进的控制策略。
[0003]MATLAB是一套被广泛应用于数值计算、算法开发、系统仿真、信号与图象处理、控制系统设计、通讯、系统仿真等诸多领域的优秀软件，具有规模庞大、覆盖面极广的三十多个工具箱，因此非常适合控制系统先进控制算法的开发。
[0004]目前组态软件控制策略集成方法一般有以下三种：
[0005]①
直接使用组态软件所能提供的脚本语言进行简单控制策略的设计。
[0006]这种方法对于简单控制策略应用较多，但开发复杂控制算法较为困难。一般应用于简单小型控制系统中，复杂控制过程中很少应用。
[0007]②
通过组态软件与其他软件进行通信，借助其他软件实现控制策略
[0008]这种控制方法相对第一种方法来说，开发复杂算法较为方便，但最大的限制是需要其他软件与组态软件同时运行，对系统要求较高，且会影响到系统的实时性。
[0009]③
通过跨平台编程技术，借助先进的策略开发软件(如MATLAB)实现对控制策略在组态软件上的无缝集成。
[0010]这种方法利用跨平台编程技术，可以充分发挥组态软件与其他平台各自的优点，取长补短，且能脱离其他平台，真正使控制策略集成到组态软件。
[0011]就目前控制策略来说，PID控制在过程控制界一直扮演着非常重要的角色。由于PID控制算法简单，有较强的鲁棒性，即便是在采用DCS、PLC或FCS现代化的生产过程控制系统中，80％～90％的工业控制回路仍采用各种形式的PID控制。但随着现代工业生产过程大型化、复杂化的发展趋势，许多复杂、多变量、时变而且又是生产过程关键系统的控制，常规PID已不能胜任。在这些情况下，必须借助于对非线性、大滞后和时变不太敏感的先进PID控制算法。
[0012]目前所使用的调用MATLAB文件的方法主要有：
[0013]1)在VB中通过调用MATLAB引擎利用ActiveX通道与Object.Execute直接使用MATLAB的函数库和图形库。但是需要在后台启动一个MATLAB进程，占用内存，且无法脱离MATLAB环境。
[0014]2)通过DDE(Dynamic Data Exchange)交换数据实现通信。DDE功能函数既可以由VB应用程序提供，也可以由MATLAB引擎库提供。能够提高系统总体性能，但必须有MATLAB环境支持。
[0015]3)针对VB提供的一个MATLAB库MatrixVB可将与MATLAB相似的函数、语法嵌入到VB中，从而能够像使用VB的函数命令一样使用MATLAB函数。这种方法比较简单，但由于其仍然采用解释执行，难以保证实时运算。
[0016]4)MATLAB自带的编译器MCC可以将M文件转换为C/C++的源代码，以产生完全脱离MATLAB运行环境的独立运行程序。具有一定的可行性，但是对于工具箱函数是不能编译的，并且这样生成的代码可读性很差，无法修改这些代码，难于用于二次开发，非常容易出现不能编译的情况。
[0017]5)将MATLAB下写的M文件代码编译为可以直接调用的动态链接库(DLL)，然后在程序中调用。这个方法有较快的运行速度，可用于实时运算，且可以脱离MATLAB环境使用，但是只能实现非常简单的算法，是一个不成熟的方法。
[0018]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有工业组态技术中存在的先进控制策略少不能满足特殊工艺控制要求。
[0019]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0020]解决方案一般包括选择相应功能的软件、扩展软件等，但是，这些方法都将增加企业选择软件的成本，增加软件使用的不便、人员培训的成本。
[0021]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0022]本专利技术的解决方案能够很好地解决上述问题，使用MATLAB强大的复杂算法设计能力，设计出复杂算法，利用本专利技术无缝的集成到现有的组态软件中，工业企业用户不需要购买价格昂贵的MATLAB软件。而且，在实际的操作中没有改变原组态软件的操作方式与技术人员的操作习惯，便于技术人员使用，不会增加培训成本。

技术实现思路

[0023]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种先进控制策略在MCGS上的集成方法、系统、处理终端。
[0024]本专利技术是这样实现的，一种先进控制策略在MCGS上的集成方法，所述先进控制策略在MCGS上的集成方法包括：
[0025]步骤一，使用MATLAB设计得到先进控制策略，并利用MATLAB将设计的先进控制策略打包成COM组件的形式；
[0026]步骤二，在VB集成开发环境中调用打包好的COM组件，在VB环境中生成遵守组态软件MCGS接口规范的ActiveDLL。
[0027]进一步，步骤一中，所述先进控制策略包括：专家PID控制策略、模糊PID控制策略、神经网络PID控制策略、灰色PID控制策略和非线性PID鲁棒控制策略。
[0028]进一步，所述使用MATLAB设计得到模糊PID控制策略包括：
[0029]利用模糊控制规则在线对三个参数进行修改，构成自适应模糊PID控制器；定义自适应模糊PID控制器的系统误差e和误差变化率de的模糊论域；建立合适的模糊规则表；并基于建立的模糊规则表，根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵表查出修正参数，运算处理对PID参数进行在线自校正，即可。
[0030]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述先进控制策略在MCGS上的集成方法的
先进控制策略在MCGS上的集成系统，所述先进控制策略在MCGS上的集成系统包括：
[0031]控制策略设置模块，用于使用MATLAB设计得到先进控制策略；
[0032]打包模块，用于利用MATLAB将设计的先进控制策略打包成COM组件的形式；
[0033]构件生成模块，用于在VB集成开发环境中调用打包好的COM组件，在VB环境中生成遵守组态软件MCGS接口规范的ActiveDLL。
[0034]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术提供了一种先进控制策略在组态软件中的集成方法，解决了现有工业组态技术中存在的先进控制策略少不能满足特殊工艺控制要求的问题。
[0035]本专利技术通过深入研究组态软件的底层开发机理，充分运用计算机混合交叉编程技术，发现了组态软件与常用开发工具间的底层接口，并利用MAT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种先进控制策略在MCGS上的集成方法，其特征在于，所述先进控制策略在MCGS上的集成方法包括：使用MATLAB设计得到先进控制策略，并利用MATLAB将设计的先进控制策略打包成COM组件的形式；在VB集成开发环境中调用打包好的COM组件，在VB环境中生成遵守组态软件MCGS接口规范的ActiveDLL。2.如权利要求1所述先进控制策略在MCGS上的集成方法，其特征在于，所述先进控制策略包括：专家PID控制策略、模糊PID控制策略、神经网络PID控制策略、灰色PID控制策略和非线性PID鲁棒控制策略。3.如权利要求1
‑
2所述先进控制策略在MCGS上的集成方法，其特征在于，所述使用MATLAB设计得到模糊PID控制策略包括：利用模糊控制规则在线对三个参数进行修改，构成自适应模糊PID控制器；定义自适应模糊PID控制器的系统误差e和误差变化率de的模糊论域；建立合适的模糊规则表；并基于建立的模糊规则表，根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵表查出修正参数，运算处理对PID参数进行在线自校正。4.一种先进控制策略在MCGS上的集...

【专利技术属性】
技术研发人员：许其义，武玉强，黄金明，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：