[发明专利]一种基于有限自动机的自动控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明自动控制领域，尤其涉及到系统控制模型对系统事件的处理系统与方法。

背景技术

最近几十年里，信息技术高速发展，信息技术的进步与应用也使得新的动态系统规模空前，往往呈现出高度复杂的特点，如电力系统、数据库并发控制、通信网络等，这些复杂系统很难建立系统内部的详细模型，因此难以用传统的控制方法对此类系统进行控制，如何对这类系统进行控制是一个很实际的问题。

注意到，这些系统在一些条件下通常表现出状态的显著变化，系统状态的改变受到离散事件的驱动，因此在宏观上通常可用有限自动机作为对系统的描述模型。此外，在现实控制环境中，系统在不同状态下对同样的事件有不同的反应动作。智能控制是对此类系统进行控制一种解决方法，其主要的工作原理是基于if-then语句的判断，但目前智能控制领域尚无统一的设计与执行标准。

另外随着SCADA、智能化仪表等信息技术的使用，对系统各个数据点的采集与监测变得可行，同时，对于这些数据的使用方法一般只有基本的数据计算，包括加、减、乘、除，高级应用比较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于有限自动机的自动控制系统，它具有提供一种由事件触发并考虑系统状态因素的控制系统与方法，解决一类离散事件系统的控制问题，可以保证控制规则与系统状态相适应的特点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于有限自动机的自动控制系统，包括控制单元，所述控制单元包括事件队列和任务线程池，其特征在于，还包括配置工具和数据库，所述控制单元还包括自动机引擎和脚本解释器，

所述自动机引擎为系统抽象控制模型的表示点和作用点；

所述数据库中包括事件信息表和状态信息表，所述事件信息表中预先设置系统各个数据点的表示和类型，所述状态信息表中预先试着自动机模型的建模数据；

控制单元分别与数据库、配置工具，以及被控系统连接；

所述配置工具为配置模块、输入模块与显示模块的集中体，配置工具还与数据库连接。

对上述基础方案进一步优选的为，事件定义保存在所述数据库中，所述事件信息表的记录格式包含以下字段：事件ID、数据点ID、事件触发方式；状态定义保存在所述数据库中，所述状态信息表的记录格式包含以下字段：状态ID、事件ID、下一状态标识。

对上述技术方案进一步改进的为，还包括脚本管理器，所述脚本管理器分别与所述配置工具及所述控制单元连接。

本发明还提供了一种基于有限自动机的自动控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，生成有限自动机：首先，在数据库中建立事件信息表：给系统内的数据点配置该点上的事件触发条件，并指定事件ID，事件ID为全局唯一的，接下来，建立状态信息表：给控制模型定义状态并指定各个状态的标识，状态ID全局唯一，指定各个状态下应当处理的事件，指定控制模型状态间的转移触发事件，控制模型的定义和系统宏观自动机模型在语义上保持一致，然后，以脚本的形式定义各个控制模型状态下事件的响应控制规则，以及控制模型状态间的转移动作，最后，根据定义好的事件和状态信息生成可运行的自动机代码；

第二步，对事件进行处理：当任意数据点数据发生异常触发了事件，控制系统捕获事件，根据模型当前所处的状态找到事件对应的控制脚本，按照控制脚本的内容执行相应的控制动作；若该事件引起状态切换，执行相应的转移动作并将状态切换至下一状态。

对于该控制方法，优选的技术方案为，第一步，生成有限自动机的过程包括如下步骤：

步骤201，新建状态机对象，状态机对象内包含一个用于保存状态机的状态对象的容器；

步骤202，顺序查询所述数据库中状态信息表中的状态ID，从前往后依次对各个状态进行处理，且不重复处理；

步骤203，新建状态对象，与状态信息表中的一个状态相对应，状态对象包含状态下事件的处理信息；

步骤204，以状态ID为查询条件，用基本的数据库操作语言顺序查询当前状态ID包含的事件ID；

步骤205，根据状态ID和事件ID生成对应的控制脚本名称，采用脚本名称作为ID，ID的生产算法需要满足两个条件：同样的输入产生同样的输出，不同的输入产生不同的输出；

步骤206，构造一个<事件ID，控制脚本，转换状态>的描述符，并将该描述符添加到状态对象，其中，控制脚本即为控制脚本ID，转换状态为转换后的状态ID，若不发生状态转换，则该字段为空；

步骤207，判断当前状态下是否还有其它事件，是，则返回步骤204；否，则执行步骤208；