一种基于AOE网络的低代码PID控制方法与流程

技术特征：
1.一种基于aoe网络的低代码pid控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设计pid控制策略并将其抽象为动作和事件；101)确定触发一次pid计算的条件，包括定时触发或事件驱动；102)预先设定所需测点，所述测点包括被控量的给定值和测量值、控制量的设定值；事件驱动pid计算是指设定一个测点，每通信一次，将该测点值设置为1，触发一次pid计算，pid计算完成后该测点值变为0；定义所需变量并设定变量的初始值，变量包括被控量偏差、前两次pid的被控量偏差、被控量误差积分、比例系数、积分系数、微分系数；103)将pid控制策略划分为多个动作；位置式pid分为5个动作：计算被控量偏差，计算被控量偏差的积分，计算比例环节、积分环节、微分环节的输出，存储本次pid计算中被控量的偏差，将控制量限幅输出；增量式pid分为4个动作：计算被控量偏差，计算比例环节、积分环节、微分环节的输出，存储前两次pid计算中被控量的偏差，将控制量限幅输出；动作类型均为setpoints，表示对变量或测点的值进行设置，用于将测点中的控制量设置为数字量或者将变量定义为模拟量；104)确定每个动作执行前需要满足的事件条件；第一个动作执行前的事件条件为接收到pid计算指令，其余动作的事件条件为无条件；105)确定每个动作执行完成的事件条件、事件的超时时间，以及执行失败后需要采取的措施；其中，执行完成的事件条件指动作执行后某些变量或者测点需要满足的条件；事件的超时时间指动作执行后，等待事件发生的最长时间；执行失败后需要采取的措施指动作执行失败后可以选择的几种处理措施，包括：尝试重新执行失败的动作、忽略本次失败并不影响其它动作、停止受到影响的动作、停止本次控制策略的执行；最后一个动作完成后的事件表示整个pid计算执行完毕，本次控制指令已成功下发；2)根据pid控制策略构建aoe网络；确定每个动作的顺序以及动作发生、完成的事件后，用节点表示事件，事件发生导致被执行的动作作为从这个节点出发的有向边，每条有向边指向的节点表示动作完成后需要满足的事件；3)利用aoe网络配置文件定义aoe网络的基本信息、变量、事件和动作，从而描述步骤2)中构建的aoe网络及步骤1)中设计的pid控制策略的公式及其参数；文件配置按照标准化格式，以表格信息录入的方式来完成；aoe网络基本信息包括aoe网络的id、是否启用网络标志、aoe网络的名称、aoe网络的触发条件、aoe网络的触发条件参数、变量初始值；所述的变量指步骤102)中的pid控制算法执行过程中用到的中间量；事件指步骤104)中由测点和变量计算构成的布尔表达式；测点指步骤102)中在配置文件中通过属性进行描述的、用来记录实际设备非连续量的测量点；动作指步骤103)中策略中的计算指令下发行为；4)测点配置文件和通道配置文件的编写；所述测点配置文件的编写是将描述一个测点所需要的属性列举出来；所述通道配置文件用于描述控制器与被控对象的通信方式，并依据测点配置文件中的测点属性，给出保存测点值的寄存器信息和地址；5)aoe网络的解析与执行启动控制程序，解析aoe网络配置文件、通道配置文件和测点配置文件后，将这些文件所描述的控制策略应用于实际控制场景中即可实现pid策略下的控制。2.根据权利要求1所述的基于aoe网络的低代码pid控制方法，其特征在于，所述的步骤
3)具体包括如下步骤：301)aoe网络基本信息的低代码表达；其中，aoe网络的id用正整数表示；是否启用网络标识用布尔值表示；aoe网络的名称用字符串表示；aoe网络的触发条件为简单重复驱动或事件驱动表示，简单重复驱动对应于定时触发pid计算模式，触发条件参数为重复驱动之间的时间间隔ms，用正整数表示；事件驱动对应于事件驱动pid计算模式，触发条件参数缺省；变量初始值用字符串和浮点数表示，分别表示变量名和该变量的初始值；302)变量的低代码表示；在定义变量时需要声明该变量生效的aoe网络id以及该变量的定义，单个变量可以在多个aoe网络中生效；变量的定义包含变量名称和变量的表达式，变量的表达式中采用测点值、变量和常数；303)事件的低代码表示；事件包括节点所在的aoe网络、节点id、节点名称、节点类型、超时时间、事件表达式；节点所在的aoe网络用301)中定义的aoe网络的id表示；节点id用正整数表示；节点名称用字符串表示；节点类型用普通节点或分支节点二者之一表示，其中普通节点在节点事件触发后，以该节点为起点的所有动作都会被执行，而分支节点为二分支节点，根据事件是否发生选择后续两个动作之一执行；超时时间用正整数表示，含义是事件发生的最长等待时间ms；事件表达式用布尔表达式表示，计算结果为1或0分别表示事件发生和不发生；304)动作的低代码表示；动作包括所在的aoe网络、首尾节点id、动作名称、失败模式、动作类型、动作参数；所在的aoe网络用301)中定义的aoe网络的id表示；首尾节点id用一对正整数表示，含义分别是这条边的起点和终点，用303)中定义的节点id表示；失败模式用重新执行失败的动作、忽略本次失败并不影响其它动作、停止受到影响的动作和停止整个控制策略四者之一表示；在pid控制的运算过程中，动作类型均为设点，动作参数为字符串和表达式，并按照变量类型分为数字量和模拟量两部分，设点动作既可以进行变量的定义，利用某些测点值和变量值求取其他变量的值，也可以把数字量或者模拟量设置给测点；其中字符串表示变量或测点名称，表达式表示变量定义式或者测点被设置的值。3.根据权利要求1所述的基于aoe网络的低代码pid控制方法，其特征在于，所述的步骤4)具体包括以下步骤：401)测点配置文件编写；测点配置文件包括所有测点的序号、点号、名称、别名、是否离散、是否计算点、默认值和备注；序号用正整数表示，从1开始连续对测点进行编号；点号用正整数表示；名称用字符串表示，可包含中文；别名用字符串表示，即为步骤3)中的测点名，一般仅包含字母；是否离散用布尔值表示；是否计算点用布尔值表示；默认值用浮点数表示；402)通道配置文件的编写；所述的通道配置文件包括通信方式配置和测点寄存器配置两部分，支持modbus、iec104、mqtt、串口的作为通信方式，通信方式配置根据采用通信协议的类型而包含不同的信息；采用modbus通信，通信方式配置包括客户端ip\服务端ip、客户端端口\服务端端口、slave id、通信协议；采用iec104通信，通信方式配置包括主站地址、从站地址、端口号；采用mqtt通信，通信方式配置包括服务器地址、服务器端口、订阅主题、推送主题；采用串口通信，通信方式配置包括端口号、波特率、校验位、数据位、停止位；测点寄存器配置用于给出存储测点数据的地址信息，包括序号、寄存器类型、起始地址、数据类型、新请求标志、轮询周期、点号。
4.根据权利要求3所述的基于aoe网络的低代码pid控制方法，其特征在于，采用modbus通信时，通道配置文件具体为：通道配置文件包含通道名称、连接个数、服务端口、连接名称、测点个数、客户端ip、客户端端口、slave id、通信协议、一次读寄存器数上线、一次读开关数上限、一次写寄存器数上限、一次写开关数上限、轮询周期ms、超时时间ms、通道状态测点号、序号、寄存器类型、起始地址、数据类型、新请求标志、轮询周期、点号通道名称用字符串表示，可包含中文；连接个数用正整数表示；服务端口用正整数表示；连接名称用字符串表示；测点个数用正整数表示；客户端ip用字符串表示，格式为ipv4地址格式；客户端端口为正整数；通信协议为xa和encap二者之一表示，xa和encap表示modbus通信中的两种通信协议，其中xa表示modbus tcp协议，对应slave里面modbus tcp；encap是最原始的modbus rtu，表示只是用tcp作为载体字节的组织，对应slave里面modbus rtu over tcp；一次读寄存器数上限用正整数表示；一次读开关数上限用正整数表示；一次写寄存器数上限用正整数表示；一次写开关数上限用正整数表示；默认轮询周期ms用正整数表示；超时ms用正整数表示；通道状态测点号用正整数表示；序号用正整数表示，一般从1开始连续对测点进行编号；寄存器类型用coils、discrete、holding和input四者之一表示，其中coils表示线圈寄存器，实际上就可以类比为开关量，discrete表示离散输入寄存器，只能读取开关量，相当于线圈寄存器的只读模式，holding表示保持寄存器，该寄存器的单位不再是bit而是两个byte，可以存放具体的数据量的，并且是可读写的，input表示输入寄存器，可看作只读模式的保持寄存器；起始地址用正整数表示，根据数据类型确定测点的地址偏移；数据类型用约定的类型声明表示；新请求标志用布尔值表示；轮询周期用正整数表示，单位为ms；点号用正整数表示。5.根据权利要求1所述的基于aoe网络和事件驱动的光伏最大功率点跟踪控制方法，其特征在于，所述的步骤5)具体包括以下步骤：501)将aoe网络配置文件解析后得到的策略保存为一个aoe向量，所述aoe向量包含一个或多个aoe网络；502)对测点配置文件和通道配置文件进行解析，用于分配存放测点数据的内存空间，并按照通道配置文件中声明的通信方式建立通信连接；503)根据解析得到的aoe网络的触发条件决定控制策略的启动，采用简单重复驱动的aoe网络按照aoe网络配置文件中定义的aoe网络的触发条件参数执行；而对于采用事件驱动的aoe网络，将首节点的事件条件作为整个aoe网络是否被触发的条件，所述首节点表示aoe网络中入度为0的节点；504)根据测点配置文件里的属性和起始地址，监测测点值的变动；当测点发生变动并引起首节点事件触发后，aoe网络启动并执行控制；505)aoe网络从当前拓扑排序队列中弹出一个队首节点，等待直到节点事件发生或者超时，所述队首节点指当前拓扑排序队列当中排在最前面的节点；506)当弹出的节点的事件发生超时，若不是收到外部的aoe取消指令或者失败，回到步骤505)；507)当节点事件发生时，执行该事件触发的所有动作，即aoe网络中以该节点为首节点的所有边上的动作被执行，并等待动作执行的返回结果，对于结果不成功的动作，根据每个动作的失败模式采取忽略、重试、停止受影响的节点、停止aoe执行的措施；
508)当动作全部执行完毕后，若拓扑排序队列不为空，则返回步骤505)，否则说明节点已全部弹出，aoe网络执行完毕，控制过程结束。

技术总结
本发明提供一种基于AOE网络的低代码PID控制方法，该方法包括以下步骤：1)设计PID控制策略并将其抽象为动作和事件；2)根据PID控制策略构建AOE网络；3)利用AOE网络配置文件定义AOE网络的基本信息、变量、事件和动作，从而描述步骤2)中构建的AOE网络及步骤1)中设计的PID控制策略的公式及其参数；4)测点配置文件和通道配置文件的编写；5)AOE网络的解析与执行。本发明方法采用低代码方式表达PID控制策略，简化开发流程，使设计者只专注于PID参数的设计，省去编写代码的烦恼；定时触发和事件驱动能方便地实现PID控制的采样时间和运算周期；利用AOE网络实现PID控制，能够适应具备高度不确定性的环境。度不确定性的环境。度不确定性的环境。


技术研发人员：董树锋 唐坤杰 徐成司 林立亨
受保护的技术使用者：杭州极简物控科技有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/2/18