基于IP模式跨平台协同测控系统研究

摘要

以Internet为代表的计算机网络技术的迅速发展，以及它与测控技术的结合，为网络测控技术的发展带来了极好的机遇。论文以“基于IP模式跨平台协同测控系统研究”为题，以提高测控系统性能和应用价值为目标，探索应用全局观点协同理念研究IP模式测控系统的基础理论和关键技术，这对促进网络化智能测控技术的发展，具有重要的学术价值和实际意义。研究工作得到广东省科技计划攻关项目、广州市科技攻关项目和广东省现代控制与光机电技术公共实验室开放基金资助。 基于网络化测控系统向分布式、开放性、智能化、可移植性方向发展，本论文对IP模式测控系统协同机理及关键技术进行探索研究，主要内容包括：提出了新型的IP模式协同测控系统(IMSMCS：IP Mode Synergetic Measurement and Control System)通用结构模型，该模型融合了人-人、人-机、机-机的多层次协同模式，设计一种多操作平台多层协同下多工作模式的IMSMCS体系结构；针对IMSMCS各平台间信息传递及互操作的需求，提出采用基于XML的数据交换模式，利用UML面向对象建模技术对IMSMCS的XML数据建模，过程分解为面向对象的UML概念建模、UML向XML Schema映射和XML测控数据生成三个环节，重点解决XML数据建模中基于UML用例图的系统需求细化、基于UML类图的数据模型所包含的框架内容及XML Schema对象逻辑关系的确定、UML对象模型向XML Schema映射原则的问题，清晰地表示了IMSMCS中XML数据的结构和关系，提高XML文档的编写效率及质量；提出二叉树前序遍历与堆栈相结合的动态解释方法，可高效实现IMSMCS测控策略组态逻辑图转换成一系列便于执行的测控微指令，大大简化了从测控策略方案组态逻辑图到微指令序列的解释转换过程，提高了解释转换速度；借助DOM树模型的XML解释机制，建立现场数据源设备和受控设备在实时内核模块的对象映射模型，完成系列微指令的动态执行；探索性地基于协同学理论来研究IMSMCS的协同测量机理问题，提出“测量确定性的过程即为测量协同的过程”的观点，定义协同测量问题中包括协同、无序、有序、模式、区域向量、序参量及控制参数等系列概念，推导协同测量动力学方程，构建一个合作-竞争-协调过程的协同测量机制模型，并提出一种新颖的反馈式SNN智能决策方法，推导出多维不确定性问题的通用计算公式，该方法也适用于其他复杂系统；研究基于面向IMSMCS的IP模式实时数据库模型，探讨IP模式设备的多线程处理和废弃内存回收的实时性方案，创新性地提出了基于PLSR SBR的双层实时压缩方法，通过定义IMSMCS中主参量、辅助参量、压缩有效性等系列概念，选取最少的基础序列，建立体现所有分布式数据特征的基础信号，将分布式原始数据序列分成最少的子序列进行信息协同压缩，并推导压缩率的通用计算公式，减少现场测控网络中的数据量，降低现场测控网络的冲突问题；探讨基于模糊规划的控制信息协同计算方法，基于Matlab建立fuzzy控制响应表，采用查表的方法来实现反模糊输出控制，满足了系统多耦合参数实时输出控制要求。实验结果表明IMSMCS既能独立运行，也能协同工作。基于协同理念探索IMSMCS的基础理论和关键技术的方向具有探索性和实用性，系统的设计、规划及其技术实现是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题提出及研究意义

1.2 IP模式测控系统发展概况

1.3论文研究内容的现状与发展

1.3.1基于协同论的智能化协同测量

1.3.2基于XML数据交换接口

1.3.3面向IP模式测控系统的实时数据库

1.4论文的主要研究内容

第二章IP模式协同测控系统模型及其体系结构设计

2.1引言

2.2IMSMCS通用结构模型

2.2.1 IMSMCS测控网络总体规划

2.2.2 IMSMCS协同模型分析

2.2.3 IMSMCS通用结构模型

2.3 IMSMCS动态信息流模式

2.3.1基于TCP/IP的以太网通信模型

2.3.2IMSMCS多工作模式

2.4IMSMCS体系结构实现

2.4.1基于TCP/IP工业以太网的单机运行模式

2.4.2基于Delphi的多机运行模式

2.4.3基于虚拟仪表的局域网运行模式

2.4.4基于JSP的远陧监控模式

2.5本章小结

第三章基于XML的IMSMCS跨平台方法

3.1引言

3.2 IMSMCS跨平台思想的实现

3.2.1跨平台思想技术路线

3.2.2基于XML数据通用交换接口模型

3.2.3基于XML数据交换接口的IMSMCS跨平台信息流

3.2.4跨平台思想实现

3.3基于UML和SCHEMA的XML测控数据建模

3.3.1 XML测控数据建模思路

3.3.2基于UML的概念建模

3.3.3 UML到XML Schema的映射

3.3.4 IMSMCS中的XML测控数据生成

3.4 XML测控策略动态解释

3.4.1基于DOM的XML测控策略解释

3.4.2策略的动态执行

3.5本章小结

第四章基于协同论的IMSMCS协同测量机理探索

4.1引言

4.2协同测量问题的提出

4.2.1从协同论到协同理念

4.2.2协同测量问题的描述

4.3协同测量机理模型建立

4.3.1协同测量研究思路

4.3.2协同测量机理模型

4.3.3协同测量动力学方程的建立及推导

4.4基于协同测量机理模型的决策方法

4.4.1新颖反馈式SNN决策方法

4.4.2决策方法的实现

4.5仿真实验

4.6本章小结

第五章面向IMSMCS的IP模式实时数据库

5.1引言

5.2面向IMSMCS的IP模式实时数据库模型

5.2.1建立IP模式实时数据库模型

5.2.2 IP模式实时数据库的工作流程

5.3支持IP模式设备的实时分析

5.3.1基于IP模式设备的多线程处理

5.3.2废弃内存回收

5.3.3支持IP模式设备实时仿真

5.4基于PLSR-SBR的双层实时压缩方法

5.4.1 SBR压缩算法

5.4.2基于PLSR SBR的双层实时压缩方法

5.5基于模糊规划的控制信息协同计算

5.5.1模糊规划方法

5.5.2基于Matlab的fuzzy控制响应表建立

5.6本章小结

第六章IMSMCS的应用研究

6.1引言

6.2在现代温室测控中的应用

6.2.1现代温室测控需求分析

6.2.2现代温室IMSMCS的三层构架

6.3实验与结果分析

6.3.1实验环境介绍

6.3.2实验目的与实验设备

6.3.3实验步骤与结果分析

6.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见