大型電氣設(shè)備自動化控制模型設(shè)計研究

　　這篇自動化工程師論文發(fā)表了大型電氣設(shè)備自動化控制模型設(shè)計研究，大型電器設(shè)備可以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，論文分析了大型電氣設(shè)備自動化控制中的任務(wù)調(diào)度性質(zhì)，并給出了自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度的模型設(shè)計。

　　關(guān)鍵詞：自動化工程師論文,大型電氣設(shè)備,自動化控制

　　引言

　　隨著國際自動化水平的不斷提升，大型電氣設(shè)備在我國各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣。在大型電氣設(shè)備的自動化控制中，任務(wù)合理調(diào)度的有序進行，是增強大型電氣設(shè)備應(yīng)用性能、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的關(guān)鍵[1?3]。任務(wù)合理調(diào)度問題也一直是各國科研人員研究的難點課題之一，科研人員曾設(shè)計出一些大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型，但這些模型均存在一定的問題，無法給予大型電氣設(shè)備精準、高效的自動化控制[4?6]。任務(wù)合理調(diào)度問題一直是各國科研人員研究的難點課題之一，本文設(shè)計一種調(diào)度穩(wěn)定性好、通信性能強的大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型。

　　1大型電氣設(shè)備自動化控制中的任務(wù)調(diào)度性質(zhì)分析

　　大型電氣設(shè)備由一個母設(shè)備與多個子設(shè)備組成，其實質(zhì)是一種異構(gòu)的星型網(wǎng)絡(luò)。在大型電氣設(shè)備的自動化控制中，使用P={P0,P1,?,Pi,?,PN}表示含有N個子設(shè)備的大型電氣設(shè)備總集合(i是一個自然數(shù)，表示隨機提取的子設(shè)備序列號，1iN)，其中，P0表示大型電氣設(shè)備中的母設(shè)備，余下的均為子設(shè)備。用l表示大型電氣設(shè)備中母設(shè)備對子設(shè)備的自動化控制通道長度，那么，大型電氣設(shè)備自動化控制網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。由圖1可知，大型電氣設(shè)備的自動化控制任務(wù)全部存儲于母設(shè)備P0中，由于每條子設(shè)備控制通道的長度l均不相同，因此母設(shè)備P0的自動化控制效率處于不斷變化當中，這使得任務(wù)合理調(diào)度形成了一種“大面積、分散式”的工作性質(zhì)，這種工作性質(zhì)要求所設(shè)計的任務(wù)合理調(diào)度模型需要通過“并行分布”原則給予大型電氣設(shè)備精準、高效的自動化控制。同時，由于自動化控制效率的不同將導致大型電氣設(shè)備中的N個子設(shè)備，無法同時接收到母設(shè)備分配出的自動化控制任務(wù)。因此，大型電氣設(shè)備自動化控制中任務(wù)調(diào)度的工作量是隨時間而不斷增長，這一性質(zhì)要求所設(shè)計的任務(wù)合理調(diào)度模型也應(yīng)該擁有較強的可擴展性，以維持大型電氣設(shè)備的應(yīng)用性能。

　　2自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型設(shè)計

　　根據(jù)第1節(jié)給出的“并行分布”和“高度可擴展性”的設(shè)計原則，對大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型進行設(shè)計。假設(shè)大型電氣設(shè)備中的母設(shè)備獲取到的自動化控制任務(wù)調(diào)度順序為α1,α2,?,αn，(n為自動化控制任務(wù)的數(shù)量)，將按照上述調(diào)度順序進行調(diào)度工作的子設(shè)備設(shè)為Pα1,Pα2,?,Pαn，用rα1,rα2,?,rαn表示這些子設(shè)備的開啟時間。為了增強所設(shè)計大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型的通信性能，并同時獲取優(yōu)異的調(diào)度穩(wěn)定性，規(guī)定子設(shè)備的開啟時間rα1,rα2,?,rαn必須早于母設(shè)備調(diào)度工作開始時間wα1,wα2,?,wαn，由此設(shè)計出的任務(wù)合理調(diào)度模型和模型工作流程如圖2、圖3所示。

　　3實驗驗證

　　3.1實驗準備仿真實驗使用3臺相同規(guī)格、型號的虛擬實驗設(shè)備，分別寫入本文模型、星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型，并對同一大型電器設(shè)備依次進行任務(wù)調(diào)度。每臺虛擬實驗設(shè)備都擁有兩個通信接口，實驗前，將兩個通信接口的帶寬范圍分別設(shè)為[0Mb/s，1.5Mb/s]和[1.5Mb/s，3.0Mb/s]。現(xiàn)進行三個任務(wù)合理調(diào)度模型調(diào)度穩(wěn)定性和通信性能的驗證實驗，實驗共計進行6h。

　　3.2模型調(diào)度穩(wěn)定性驗證實驗中，每隔1h對三個系統(tǒng)在兩個通信接口中的任務(wù)吞吐量數(shù)據(jù)進行采集，并制成曲線圖，如圖4、圖5所示。由圖4、圖5可得，在帶寬范圍為[0Mb/s，1.5Mb/s]的通信接口1中，三個模型的任務(wù)吞吐量曲線波動均不明顯，本文模型的任務(wù)吞吐量曲線幾乎為直線狀態(tài)。而在帶寬范圍為[1.5Mb/s，3.0Mb/s]的通信接口2中，星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型的任務(wù)吞吐量曲線波動情況明顯變大，并且下降情況嚴重。而本文模型的任務(wù)吞吐量曲線僅僅存在細微波動，并無明顯下降，表明本文模型的調(diào)度穩(wěn)定性較好。

　　3.3模型通信性能驗證在大型電氣設(shè)備的自動化控制中，通信性能較強的任務(wù)合理調(diào)度模型不容易受到網(wǎng)絡(luò)入侵的影響，并且傳輸速率更快，是增強大型電氣設(shè)備應(yīng)用性能的基礎(chǔ)保障。因此，模型通信性能的驗證實驗每隔1h變換一次網(wǎng)絡(luò)入侵類型，每隔10min記錄下三個模型在兩個通信接口中的傳輸速率。將實驗數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，如圖6、圖7所示。由圖6、圖7可得，在兩個通信接口中，本文模型在網(wǎng)絡(luò)入侵下的傳輸速率均高于星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型，即網(wǎng)絡(luò)入侵對本文模型的傳輸速率幾乎無影響，表明本文模型具有通信性能強的優(yōu)點。

　　4結(jié)論

　　任務(wù)合理調(diào)度問題一直是各國科研人員研究的難點課題之一，本文設(shè)計一種調(diào)度穩(wěn)定性好、通信性能強的大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型。本文模型將大型電氣設(shè)備的自動化控制看作一種異構(gòu)星型網(wǎng)絡(luò)，并通過模擬網(wǎng)絡(luò)中母設(shè)備與子設(shè)備之間工作關(guān)系，獲取任務(wù)調(diào)度中最為合理的調(diào)度時間，進而實現(xiàn)任務(wù)合理調(diào)度。將本文模型與兩種傳統(tǒng)的任務(wù)合理調(diào)度模型進行性能對比實驗，實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的模型調(diào)度穩(wěn)定性好，并且通信性能強。

　　作者：劉銘光 肖毅 單位：廣州民航職業(yè)技術(shù)學院 廣州飛機維修工程有限公司

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