基于工业以太网的专家控制
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摘要
要解决非线性、大滞后、多变量、不确定性乃至粗糙而无法建模的生产过程的控制问题，发展智能控制是一条有效可行的途径。工业以太网是控制网络技术发展的一个新方向，它的产生和发展为智能控制的实施和应用提供了强大的技术支持。专家控制是智能控制的一个重要分支，将专家控制应用于工业以太网，使这两种控制技术结合在一起，具有现实意义。
本文首先介绍了工业控制网络的发展状况和工业以太网的主要技术，接着论述专家控制的基本原理和组成结构，并重点阐述了仿人智能控制的基本思想、基本概念和设计理论；然后设计了一种简单、灵活、经济、可靠、尤其适合中小型企业的工业以太网专家控制系统，介绍了三容液位实验装置的仿人智能控制算法设计及其在专家控制系统开发工具ECSS中的具体实现；最后结合力控监控组态软件对三容液位系统进行了实时控制，并对控制结果进行了分析。
Dealing with control problem in industry process with wide lag? nonlinear?multivariable and incertitude, to develop intelligent control is an available way. Industrial Ethernet is a new direction of industrial control Network, its birth and development will back up the application of intelligent control. Expert control is an important part of intelligent control. It's useful and significative to apply expert control on industrial Ethernet.
This dissertation first introduces the status of control network and industrial Ethernet's technologies, then narrates the radical theory and structure of the expert control, after that, expatiates the primary idea, conception and design theory of Human-Simulated Intelligent Control, for short, HSIC. In this thesis, a simple, flexible, economical, credible expert control system based on industrial Ethernet, which is fit for small and normal scale factory, is designed. Aiming at three-tank liquid level equipment, a HSIC algorithm is designed by the expert control system development tool(ECSS), and is used to control the three-tank liquid level system. The result of real-time expert control is satisfying.
本文首先介绍了工业控制网络的发展状况和工业以太网的主要技术，接着论述专家控制的基本原理和组成结构，并重点阐述了仿人智能控制的基本思想、基本概念和设计理论；然后设计了一种简单、灵活、经济、可靠、尤其适合中小型企业的工业以太网专家控制系统，介绍了三容液位实验装置的仿人智能控制算法设计及其在专家控制系统开发工具ECSS中的具体实现；最后结合力控监控组态软件对三容液位系统进行了实时控制，并对控制结果进行了分析。
Dealing with control problem in industry process with wide lag? nonlinear?multivariable and incertitude, to develop intelligent control is an available way. Industrial Ethernet is a new direction of industrial control Network, its birth and development will back up the application of intelligent control. Expert control is an important part of intelligent control. It's useful and significative to apply expert control on industrial Ethernet.
This dissertation first introduces the status of control network and industrial Ethernet's technologies, then narrates the radical theory and structure of the expert control, after that, expatiates the primary idea, conception and design theory of Human-Simulated Intelligent Control, for short, HSIC. In this thesis, a simple, flexible, economical, credible expert control system based on industrial Ethernet, which is fit for small and normal scale factory, is designed. Aiming at three-tank liquid level equipment, a HSIC algorithm is designed by the expert control system development tool(ECSS), and is used to control the three-tank liquid level system. The result of real-time expert control is satisfying.
引文
[1] 郑文波．控制网络技术．北京：清华大学出版社，2001年8月
[2] 成功，杨佃福，李嘉．以太网技术在现场总线中的应用和前景．计算机工程，2001，27(12)：1-3
[3] 陈平，张安年．工业以太网在现场总线控制系统中的应用．洛阳工学院学报，2000，21(1)：65-68
[4] 熊育悦，赵哲身．工业以太网在控制系统中的应用前景．自动化仪表，2002，23(9)：1-4
[5] 白成杰，白成林，韩纪广．计算机通信网络技术及应用．北京：人民邮电出版社，2002年2月
[6] 蔡自兴．智能控制——基础与应用．北京：国防工业出版社，1998．1
[7] 杨焕军．基于工业PC机的专家控制系统开发工具．广西大学硕士学位论文，2003
[8] 陈燕庆．工程智能控制．西安：西北工业大学出版社，1991．8
[9] 尚海涛．黄原胶发酵过程智能控制研究．郑州大学硕士学位论文，2002
[10] 冯冬芹，金建祥，褚健．“工业以太网及其应用技术”讲座——第2讲 以太网与TCP／IP．自动化仪表．2003，24(5)：67-70
[11] 宰守刚，王智，孙优贤．交换机在工业以太网中的应用探讨．计算机技术，2003，30(1)：48-50
[12] 蒲江．万兆以太网技术及应用．计算机工程与设计．2002，23(12)：73-76
[13] 冯冬芹，金建祥，褚健．“工业以太网及其应用技术”讲座——第3讲 以太网与现场总线．自动化仪表．2003，24(6)：
[14] 冉全．工业以太控制网络的系统设计和网络管理．华中师范大学硕士学位论文．2002年5月
[15] 张广渊，胡俊辉，王春莉．工业以太网与现场总线的融合．机械设计与制造，2003年 第3期
[16] 袁迅，张志彬．正在兴起的分布式控制工业以太网．hnp://www.autop.com.cn
[17] Machiel Volz．Modbus／TCP——静悄悄的成功．http://www.gongkong.com
[18] 徐皑冬，王宏，杨志家．基于以太网的工业控制网络．信息与控制，2000，29(2)：182-186
[19] 葛大麟．Modbus TCP-IP在工业自动化中的应用．http://www.chnaol.com
[20] 杨金奇．工业以太网技术及其应用现状与发展．四川工业学院学报，2002，21(3) 34-37
[21] 李士勇．模糊控制·神经控制和智能控制．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996．6
[22] 王耀南．智能控制系统——模糊逻辑·专家系统·神经网络控制．长沙：湖南大学出版社，1996．10
[23] 李祖枢，涂亚庆．仿人智能控制．北京：国防工业出版社，2003年1月
[24] 曾土自．小车—二级摆摆起倒立的仿人智能控制研究．重庆大学硕士学位论文，2001
[25] 王佳．仿人智能控制算法研究．南京理工大学硕士学位论文，2002．1
[26] 杨正进．工业锅炉汽包水位单冲量仿人智能控制的研究及应用．重庆大学硕士学位论文，2002
[27] 易继锴，侯媛彬．智能控制技术．北京：北京工业大学出版社，1999．9．
[28] 马国华．监控组态软件及其应用．北京：清华大学出版社，2001
[29] 马莉．智能控制与Lon网络开发技术．北京：北京航空航天大学出版社，2003．2
[30] 1999年科技型中小型中小企业创新基金若干重点项目指南 www.innofund.gov.cn
[31] 2002年科技型中小型中小企业创新基金若干重点项目指南 www.innofund.gov.cn
[32] 2003年科技型中小型中小企业创新基金若干重点项目指南 www.innofund.gov.cn
[33] H.M.T.Broeders, P.M.Brujin, H.B.Verbruggen. Real-time direct expert control using progressive reasoning, Engineering Application Of Artificial Intelligence, 1989, 2(7):75-81
[34] T. Ravichandran, F. Karray. Knowledge Based Approach for Online Self-Tuning of PID-Control. Proceedings of the 2001 American Control Conference, 2001, 4(6):121-129
[35] R.Jager, H.B.Verbruggen, P.M.Bruijin, A.J.Krijgsman. Direct real-time control using knowledge-based techniques, 1990 Europe Simulation Symposium, Ghent, Belgium, November 1990
[36] Mohan Ravindranathan, Roy Leitch. Model switching in intelligent control systems. Artificial Intelligence in Engineering, 1999,13:175-187
[37] A. Flammini, P. Ferrari, et al. Sensor interfaces from field-bus to Ethernet and Internet. Sensors and Actuators, 2002, 101: 194-202
[38] Dennis P. Tkacs. Emerging high speed LANs: a process control perspective. ISA
Transactions. 1996, 35:121-125
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[40] S.Vitturi. On the use of Ethernet at low level of factory communication systems. Computer Standards & Interfaces, 2001,23:267-277
[41] http://www.wago.com
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