递阶分布式控制系统设计软件的开发

论文摘要

递阶分布式控制系统是实现复杂大系统的理想方案,本文以液体液位和温度控制器为例提出了递阶分布式控制系统的设计思想,本文提出的递阶分布式控制系统的设计是基于任务分解的思想来实现的,通过把一个复杂的控制任务分解成一系列简单的且易实现的子任务,并且这些子任务由一系列模块来完成,这样设计出的控制系统具有模块化的结构,从而使得系统具有良好的可扩展性和可维护性。 在递阶分布式控制系统中,控制任务是由各模块间的相互协调动作来完成的,各模块可以在不同的计算机或不同的操作平台上运行,模块间的通信是通过通信管理系统CMS和中间消息语言NML来实现,其中CMS是底层通信系统,而NML是用户与CMS的接口,CMS和NML均由一系列C++类来实现,NML类是CMS类的派生类。NML类提供的更新函数可以对数据格式进行转换,从而使得模块间可以跨平台进行通信。 本文提出的递阶分布式控制系统中,每个模块完成一个给定的任务,我们开发了一个通用的NML模块类NMLMODULE来实现模块的基本操作,模块在给定的周期内,执行预先定义好的动作来完成给定的任务。 系统的设计中还提供了一个重要的代码自动生成工具,利用它可以自动生成整个应用程序的框架,用户只需添加少量实现具体控制算法的代码即可完成对整个控制系统的设计,这大大减轻了程序员的负担。此外,还提供了图形化的设计平台,用户可以借助形象化的图形灵活地构建控制系统的结构,借助诊断工具平台用户可以对控制系统进行控制,向运行中的模块发送控制命令或设定参数值,用户还可以通过诊断工具对系统进行仿真和测试,验证其是否能达到期望的控制目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 第2章 递阶分布控制系统的设计方法
• 2.1 任务分解
• 2.2 定义控制器结构
• 2.3 定义命令状态转换图和状态表
• 第3章 递阶分布式控制系统设计软件的特点
• 3.1 开发工具
• 3.1.1 java
• 3.1.2 C++
• 3.2 设计平台
• 3.3 代码生成器
• 3.3.1 生成文件及路径
• 3.3.2 文件makefile
• 3.3.2.1 makefile文件的基本结构
• 3.3.2.2 Makefile文件中的变量
• 3.3.2.3 递阶分布式控制系统的makefile文件
• 3.4 监控工具
• 第4章 控制模块
• 4.1 模块的工作过程
• 4.2 模块的实现
• 4.3 应用举例
• 第5章 模块间通讯的实现
• 5.1 CMS和NML概述
• 5.2 NML消息类和成员函数
• 5.3 通信信道类
• 5.4 模块进程间的通信模式
• 5.5 NML读写函数
• 5.6 服务器
• 5.7 配置文件
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间发表论文目录）