[发明专利]基于调度与控制器参数动态重构的药品粉碎装置网络化控制方法

说明书

基于调度与控制器参数动态重构的药品粉碎装置网络化控制方法，包括以下步骤：1)、根据实际工况对控制对象的模型进行辨识得到对象模型参数；根据系统IAE性能指标参数设置调度器阈值、调度策略、系统采样周期、系统传输周期初始值，采样序列和更新序列，系统模型为(1)；2)、根据当前的网络服务质量动态重构通信序列并在线解析计算控制器参数；3)、由D/A转换后输出至执行器，由执行器作用到被控对象,使被控对象运行在给定的范围内。本发明可根据网络实时状态进行控制器参数动态重构的单一控制器，克服原有控制器结构复杂并受通信序列传输周期约束问题，避免多个控制器周期性切换，方便被工程技术人员掌握和推广使用。本发明可有效改善网络环境，提高网络利用率及系统的整体性能。

技术领域

本发明属于工业以太网控制技术领域，涉及的是一种基于调度与控制器参数动态重构的药品粉碎装置网络化控制方法。

背景技术

粉碎作为化学制药过程的重要工序之一,直接影响着药品的质量,药物粉碎技术发展与设备改进是化药制造工业转型升级的关键,关系着化药现代化与国际化的进程。粉粹的好坏将直接影响药品质量、疗效、外观和口感等，粉碎过程中产生的粉尘浓度也直接影响着工作人员的人身安全(尤其对心肺功能的影响)；同时，基于以太网的网络化控制方法也是提高药品质量必不可少的要求。

网络控制系统是一种全分布式、网络化实时反馈控制系统，是指传感器、控制器及执行器和通信网络的集合，用通信网络提供设备之间的数据传输，从而实现系统资源共享和协调操作。目前，针对多变量通信受限的网络控制器的设计方法普遍采用通信序列及混合逻辑动态构架的概念将原有网络控制系统转变成集调度和控制于一体的离散周期性时变切换系统，进而设计相应的控制器。这类设计方法普遍存在控制器的个数要受原有通信序列周期数的约束并且结构复杂；更进一步，当网络服务质量发生动态变化的时候，往往需要多个控制器周期性频繁切换才能确保控制系统的性能；另一方面，这类方法所用到的相关专业理论知识较多，不便于被工程技术人员掌握和推广使用。

发明内容

为了克服具有随机短时延的多输入/多输出药品粉碎装置网络化控制系统中存在控制增益、通信序列无法动态重构的问题，本发明提供可根据系统IAE性能指标动态地调整信息的传输方式，克服网络传输调度受限于当前传输网络利用率的先验知识，无法自适应网络的动态变化，无法保证整个闭环网络化控制系统具有良好的抗干扰性和鲁棒性，在恶劣情况下甚至会引起控制器失效，从而使得整个闭环网络控制系统达不到预先设计的控制性能问题。

同时，本发明可根据网络实时状态进行控制器参数动态重构的单一控制器，克服原有控制器结构复杂并受通信序列传输周期约束问题，避免多个控制器周期性切换，方便被工程技术人员掌握和推广使用。本发明可有效改善网络环境，提高网络利用率及系统的整体性能。为了解决上述技术问题采用的技术方案为：

基于调度与控制器参数动态重构的药品粉碎装置网络化控制方法，具体步骤包括：

Step 1、根据实际工况对药品粉碎装置进行系统辨识和参数估计如式(1)：

其中表示r维药品粉碎装置的状态向量；表示m维药品粉碎装置的旋钮开度输入向量，τ_k表示每个采样周期内的随机有界网络短时延，且满足0≤τ_k≤eh(0＜e＜1)h为控制系统的采样周期，表示q维的部扰动信号，表示药品粉碎装置的被调输出转速、湿度、粉尘浓度信号向量，A_p,B_p,C_p是适当维数的系统矩阵；

Step 2：设置控制系统的采样周期h、调度周期步长N、调度周期T，并满足：T＝Nh；设置药品粉碎装置kT+αh时刻采样序列的调度系数θ_i(kT+αh)阈值η_i和kT+βh时刻更新序列的调度系数δ_j(kT+βh)阈值并设置调度策略如式(2)所示：