面向轧制过程的RP-Agent分布式协同控制系统研究

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随着市场对板材产品的质量、规格与性价比的要求日益提高和市场竞争的日益激烈,加上近年来出现的一些新技术、新工艺的应用,如中厚板全液压矫直机、全液压滚切剪以及双边剪、碳基不锈钢复合材等,使得多液压缸伺服协同控制和过程智能决策控制在现代轧制过程中起着越来越重要的作用,这些也为轧制过程自动化控制系统的研究和进步提出了更高的要求。解决生产过程中出现的新情况和适应这些新工艺的发展,急需一套能够整合信息的过程控制系统,将现场检测传感器、基础自动化、传动自动化和过程自动化等共同组成一个统一的信息高度融合的平台。基于中厚板全液压矫直机的多自由度的四个伺服缸的协同控制,全液压滚切剪两个伺服缸的协同控制,以及作为单台成套设备如何融入全线的过程自动化和工厂的管理自动化等大量工程实践的基础上,论文的研究内容和研究结果如下:(1)总结了轧制过程计算机控制系统的发展,对轧制过程自动化计算机控制系统的三种架构,以及国内提出的两种架构做了详细的综述。强调了数字化、微型化、网络化、低成本、强计算将是未来的发展方向。(2)运用Agent的理论与方法,论证了Agent运动协调一致性。提出面向轧制过程的RP-Agent分布式协同控制架构,定义了适合轧制过程的RP-Agent模型,提出该模型由通讯层、协调层和控制层共同构成;定义了RP-Agent模型的核心层即协调层由本体模型、协作模型、计算模型和自学习共同组成。指出协调层是RP-Agent系统对外部环境变化或自身活动所做出的各种反应。以热连轧精轧出口温度控制(FDTC)为例介绍了单个及多个RP-Agent控制群的概念,提出将大问题分解成若干个小问题由两个RP-Agent共同分担求解复杂问题的控制架构方案。通讯、协调和控制都是作为计算机控制系统中的进程资源,当系统中存在两个或两个以上RP-Agent时,提出其中一个RP-Agent为Host RP-Agent作为核心控制器负责整个系统的性能和逻辑以及任务的激活和再分配的策略,其它RP-Agent则定义为Slave RP-Agent,且只做为Host RP-Agent计算能力延伸的策略,从而保证了整个控制系统的协调和有序控制。(3)采用Gaia开发方法,对RP-Agent进行了详细的需求分析,归纳总结出轧制过程自动化控制系统主要解决的5类问题,在此基础上分别创立了5种系统角色:CommC Role (通讯中心角色), CoorC Role (协调中心角色), ContC Role (控制中心角色),EnviOb Role (环境对象角色), BlackBoard Role (公共黑板角色)。通过对各个角色之间的信息交互关系进行详细的分析,运用Gaia的图形化语言方法建立了系统的交互模型。在角色模型和完善后的交互模型的基础上设计出面向轧制过程的RP-Agent主体模型、服务模型和熟人模型。最后总结了基于Gaia方法的面向RP-Agent的建模全过程。(4)对轧制过程中的“事件”做了针对性分类。建立了RP-Agent事件驱动的体系结构,定义由Host RP-Agent根据总体负荷决定系统中计算模型的任务分配。建立了环境事件和自身事件由侦听、捕获到分配和处理的全过程,即RP-Agent事件驱动的行为模型。根据本体论的静态知识表示方法描述了RP-Agent控制系统中的所有控制对象的组成及其相互联系,以中厚板全液压滚切剪主操作台的部分对象为实例介绍了如何构建系统的本体知识库。详细分析和介绍了基于事件驱动的RP-Agent内部行为的决策过程和算法的执行过程。通过修改RP-Agent的匹配因子权重的方法提高系统按照设计好的计划执行的能力,使得该算法的可控性和可靠性都得到了增强。(5)通过OntologyList和RelatedProperties表的实例表明Oracle在轧制过程自动化的控制系统中存在巨大的优势和众多的优点。其次通过对“公共黑板”角色的实现过程,得出“公共黑板”这个角色的建立是解决并行处理、独立设计与调试、求解大而不确定的复杂问题的重要而有效的手段。(6)介绍了多路液压伺服在轧制过程中的详细应用,提出基于RP-Agent控制系统的结构,通过对动态指令值曲线和动态跟踪策略的试验,验证了基于RP-Agent架构的智能性、协同性和有效性。
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