一种支持优化问题求解的工业控制方法与流程

技术特征：
1.一种支持优化问题求解的工业控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设计基于事件驱动的控制策略，基于控制策略设计优化模型；2)采用直观的数学表达式对步骤1)设计的优化模型进行描述；201)描述目标函数：目标函数根据求解目的，以min或max开头，以中缀表达式表示；输入格式上必须将优化变量按多项式的形式分开；202)描述约束条件：根据已知的条件和物理约束列出对于优化变量的约束条件，约束以bool表达式的形式输入，需要将优化变量按照多项式的形式分开，采用以下格式列出：<bool表达式>；203)描述变量：对变量进行声明的格式为<变量名>:<变量类型>,其中变量类型为二进制(0/1)、整数或者浮点数；3)构建aoe网络；4)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3)中构建的aoe网络及步骤1)中设计的控制策略；其中，在excel文件之中进行测点配置、通信通道和aoe配置；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；所述的变量指控制算法执行过程中用到的中间量；所述的事件指由测点和变量计算构成的bool表达式；动作指策略中的无动作、计算、指令下发行为；测点指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；5)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；6)aoe网络的解析与执行解析aoe网络配置文件、通道配置文件和测点配置文件，在解析之后将目标函数和约束条件表示为由数字、运算符和变量组成的计算机可直接计算的后缀表达式，之后拆分出优化变量的系数矩阵，形成优化问题模型，求解后应用于实际工业控制场景中即可实现工业控制。2.根据权利要求1所述的支持优化问题求解的工业控制方法，其特征在于，所述的步骤4)具体包括以下步骤：401)aoe网络基本信息的低代码表达；所述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网络的触发条件用简单重复驱动、时间驱动和事件驱动三者之一表示；aoe网络的触发条件参数根据触发条件不同而表示不同的含义：触发条件为简单重复驱动时，触发条件参数为重复驱动之间的时间间隔，用正整数表示，单位为ms；触发条件为时间驱动时，触发条件参数表示执行计划，用cron字符串表示；触发条件为事件驱动时，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；402)变量的低代码表示；所述的变量包括aoe网络id以及该变量的定义；aoe网络id用于指明该变量生效的aoe网络，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，变量的表达式中可以使用测点值、变量和常数；403)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401)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，其中普通节点指在节点事件触发后，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；404)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401)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403)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；动作参数根据动作类型不同而表示不同的含义：动作类型为无动作时，动作参数缺省；动作类型为设点时，动作参数包括字符串和表达式，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；动作类型为线性方程组求解、稀疏混合整数线性规划问题求解、稠密描述的混合整数线性规划问题求解和非线性规划问题求解时，动作参数为描述对应的数学模型的字符串。3.根据权利要求1所述的支持优化问题求解的工业控制方法，其特征在于，所述的步骤5)具体包括以下步骤：501)测点配置文件编写；所述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；别名用字符串表示，用于测点的调用，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；502)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所述的支持优化问题求解的工业控制方法，其特征在于，步骤502)中，采用modbus通信时，所述通道配置文件具体包括：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、一次读寄存器数上限、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、默认轮询周期、超时时间、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；所述通道名称用字符串表示；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或encap，其中xa表示modbus tcp协议；encap是最原始的modbus rtu，；一次读寄存器数上限、一次读开关数上限、一次写寄存器数上限和一次写开关数上限均采用正整数表示；默认轮询周期和超时用正整数表示；通道状态测点号用正整数表示；序号用正整数表示，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，表示寄存器的单位是一位数据，类型为开关量，可进行读写；discrete表示离散输入寄存器，只能读取开关量；holding表示保持寄存器，该寄存器的单位是两个byte，可用于存放具体的数据量并且是可读写的；input表示输入寄存器，该寄存器的单位是两个byte，只能读取保持寄存器数据；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所述的支持优化问题求解的工业控制方法，其特征在于，所述的步骤6)具体为：601)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；对测点配置文件和通道配置文件进行解析，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；602)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；当首节点事件触发后，aoe网络启动并按拓扑排序队列弹出队首节点，等待直到队首节点事件发生或者超时；所述首节点表示aoe网络中入度为0的节点；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；603)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，如果动作执行成功，则返回步骤602)并弹出新的队首节点，如果动作执行不成功，则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；604)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602)，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
本发明公开了一种支持优化问题求解的工业控制方法，该方法首先设计基于事件驱动的控制策略，基于控制策略设计优化模型；然后采用直观的数学表达式对步骤1)设计的优化模型进行描述；构建AOE网络；接着利用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3)中构建的AOE网络及步骤1)中设计的控制策略；然后进行测点配置文件和通道配置文件的编写；最后进行AOE网络的解析与执行。本发明的工业控制方法支持优化问题求解功能，能够兼容主流的开源优化求解库，可求解大规模混合整数线性规划和大规模非线性优化问题，使被控系统的控制效果达到最优，实现复杂的控制策略。策略。策略。


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：2022/3/1