一种基于运行环境变化的动态降额控制方法及系统与流程

本发明涉及工业控制系统，特别是指一种基于运行环境变化的动态降额控制方法及系统。

背景技术：

1、工业控制系统技术领域涉及以微控制器、传感器、采样电路、存储器和输出驱动电路为基础，对设备运行参数进行检测、判断和控制输出的系统进行方式。其中，传统基于运行环境变化的动态降额控制方法是指控制器周期性读取环境温度、器件温度、电源电压和负载电流数据，将检测值与存储器中的温度区间、电压区间和电流区间进行匹配，并按照匹配结果确定输出电流限值和输出功率限值后向恒流输出通道、恒压输出通道和多路驱动通道发送调节指令。

2、传统降额控制依赖周期采样值与固定区间直接匹配，运行参数接近边界时易受瞬时波动影响，降额等级随采样结果频繁跳变，多个限制因素同时出现时缺少主次判定依据，输出电流限值和输出功率限值调整缺乏稳定过渡，恒流恒压及多路驱动通道控制指令易产生反复变化，恢复判断依赖单次阈值满足，设备在临界工况下存在误恢复和保护不连续风险。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种基于运行环境变化的动态降额控制方法，包括以下步骤：

2、获取同一采样时刻的环境温度数值、器件温度数值、电源电压数值和负载电流数值，形成运行参数组；

3、针对所述运行参数组，将数值分别与存储器内的温度区间边界、电压区间边界和电流区间边界进行比较，确定运行参数对应的候选降额等级，并计算运行参数与触发边界之间的边界距离，将边界距离排序首位且处于限制区间的运行参数确定为主导限制项；

4、基于所述主导限制项对应的所述候选降额等级与当前生效降额等级的比较结果，对等级保持计数进行增加和清零，并在所述等级保持计数达到等级切换次数时确定稳定降额等级；

5、基于所述稳定降额等级读取输出电流限值和输出功率限值，生成恒流输出通道、恒压输出通道和多路驱动通道的输出控制指令，并记录所述运行参数组、所述主导限制项、所述稳定降额等级和输出控制指令；

6、在所述运行参数组均满足预设恢复阈值时对恢复保持计数进行增加，并在所述恢复保持计数达到恢复次数时生成恢复控制指令。

7、作为本发明的进一步方案，所述运行参数组的形成过程包括：

8、获取同一采样时刻对应的采样时钟标识，并分别从环境温度采样通道、器件温度采样通道、电源电压采样通道和负载电流采样通道读取环境温度数值、器件温度数值、电源电压数值和负载电流数值；

9、将采样时钟标识分别写入数值对应的数据字段，得到带有同一时刻标记的参数记录；

10、将所述参数记录按照环境温度字段、器件温度字段、电源电压字段和负载电流字段的固定字段顺序进行组合，并在任一字段缺失和采样时钟标识不一致时丢弃对应的参数记录，在字段均存在且采样时钟标识一致时生成所述运行参数组。

11、作为本发明的进一步方案，所述候选降额等级和所述主导限制项的确定过程包括：

12、读取温度区间边界、电压区间边界和电流区间边界，并将运行参数组中的环境温度数值、器件温度数值、电源电压数值和负载电流数值分别与对应的区间边界进行比较，确定每一运行参数落入的等级区间，生成参数等级记录；

13、获取所述参数等级记录对应的触发边界，计算每一运行参数相对于对应触发边界的边界距离；

14、从处于限制区间的运行参数中选择边界距离排序首位的运行参数，生成所述主导限制项。

15、作为本发明的进一步方案，所述触发边界的选取过程包括：

16、当运行参数落入非限制区间时，将与相邻限制区间相接的区间边界确定为监控边界，当运行参数落入限制区间时，将当前等级区间中靠近恢复方向的一侧区间边界确定为所述触发边界，生成边界选取结果；

17、基于所述边界选取结果计算运行参数与所述触发边界之间的边界距离，并将处于限制区间的运行参数对应的边界距离写入排序队列，得到限制距离队列。

18、作为本发明的进一步方案，所述稳定降额等级的确定过程包括：

19、获取主导限制项对应的候选降额等级和当前生效降额等级，将候选降额等级与当前生效降额等级进行等级方向比较；

20、当候选降额等级相对于当前生效降额等级指向更高降额程度时，将候选降额等级写入待验证等级字段并对等级保持计数进行增加；

21、当候选降额等级与待验证等级字段中的等级不一致时清零等级保持计数并以候选降额等级更新待验证等级字段，当等级保持计数达到等级切换次数时，将待验证等级字段中的等级确定为所述稳定降额等级。

22、作为本发明的进一步方案，等级保持计数的更新过程包括：

23、获取相邻采样周期内的待验证等级字段和主导限制项标识，将当前采样周期的主导限制项标识与上一采样周期的主导限制项标识进行一致性比较，并将一致性比较结果与候选降额等级比较结果共同作为计数更新条件；

24、当主导限制项标识一致且候选降额等级保持在同一待验证等级字段时增加等级保持计数，当主导限制项标识变化和候选降额等级发生变化时清零等级保持计数，生成计数更新结果。

25、作为本发明的进一步方案，所述输出控制指令的生成过程包括：

26、基于稳定降额等级从限值配置表中读取与稳定降额等级对应的输出电流限值和输出功率限值，并将输出电流限值和输出功率限值分别写入限值缓存字段，得到等级限值记录；

27、基于所述等级限值记录分别生成恒流输出通道的电流钳制指令、恒压输出通道的电压保持指令和多路驱动通道的占空限制指令；

28、将运行参数组、主导限制项、稳定降额等级和输出控制指令按照同一记录序号写入运行日志记录。

29、作为本发明的进一步方案，所述限值配置表的读取过程包括：

30、获取稳定降额等级对应的等级索引和配置版本标识，将等级索引与限值配置表中的等级字段进行匹配，并在配置版本标识与当前控制版本标识一致时读取输出电流限值和输出功率限值，生成有效限值数据；

31、当配置版本标识与当前控制版本标识不一致时，停止更新限值缓存字段并保留上一周期的等级限值记录，当配置版本标识一致且等级字段匹配成功时，以所述有效限值数据刷新限值缓存字段。

32、作为本发明的进一步方案，所述恢复控制指令的生成过程包括：

33、获取运行参数组中的环境温度数值、器件温度数值、电源电压数值和负载电流数值，并分别将环境温度数值、器件温度数值、电源电压数值和负载电流数值与对应的预设恢复阈值进行比较，生成参数恢复判断结果；

34、当所述参数恢复判断结果均表示对应运行参数满足预设恢复阈值时增加恢复保持计数，当任一参数恢复判断结果表示对应运行参数未满足预设恢复阈值时清零恢复保持计数；

35、在恢复保持计数达到恢复次数时生成所述恢复控制指令。

36、一种基于运行环境变化的动态降额控制系统，包括：

37、运行参数采集模块用于实现：获取同一采样时刻的环境温度数值、器件温度数值、电源电压数值和负载电流数值，形成运行参数组；

38、候选降额与主导限制项判定模块用于实现：针对所述运行参数组，将数值分别与存储器内的温度区间边界、电压区间边界和电流区间边界进行比较，确定运行参数对应的候选降额等级，并计算运行参数与触发边界之间的边界距离，将边界距离排序首位且处于限制区间的运行参数确定为主导限制项；

39、稳定降额等级确认模块用于实现：基于所述主导限制项对应的所述候选降额等级与当前生效降额等级的比较结果，对等级保持计数进行增加和清零，并在所述等级保持计数达到等级切换次数时确定稳定降额等级；

40、输出限值控制与记录模块用于实现：基于所述稳定降额等级读取输出电流限值和输出功率限值，生成恒流输出通道、恒压输出通道和多路驱动通道的输出控制指令，并记录所述运行参数组、所述主导限制项、所述稳定降额等级和输出控制指令；

41、恢复控制判定模块用于实现：在所述运行参数组均满足预设恢复阈值时对恢复保持计数进行增加，并在所述恢复保持计数达到恢复次数时生成恢复控制指令。

42、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

43、本发明中，通过在同一采样时刻形成环境温度，器件温度，电源电压和负载电流组成的运行参数组，并将参数与存储边界统一比较，结合参数距触发边界的距离排序确定主导限制项，使降额判断由单一匹配转向边界接近程度和限制状态共同约束，等级保持计数与恢复保持计数对连续状态进行验证，抑制瞬时扰动引起的等级抖动，稳定降额等级再联动输出电流限值和输出功率限值生成多通道控制指令，使输出调节具有确定依据，连续记录运行参数，主导限制项，降额等级和控制指令，便于故障追溯和运行校核。