蒸汽锅炉安全联锁系统的形式化验证

蒸汽锅炉实时控制系统一股用于控制炉内水位,使其保持在特定的范围内。为了加强环保和生产安全,蒸汽锅炉实时控制系统等过程控制中的有关场所要设置监测报警及安全联锁系统,所以其安全联锁系统的验证也非常重要。本文采用形式化验证工具SMV(符号模型检验),根据比较安全联锁系统的输入输出是否符合安全联锁规范,检验蒸汽锅炉安全联锁系统设计的规范性。     

光路准直控制系统安全联锁问题分析

光路自动准直计算机控制系统是一个先进的计算机集成实时控制系统，在国内对光路准直领域的计算机控制研究还开展的比较少。就整个系统的安全联锁问题进行了详细的分析，并给出了相应的解决方案。     

基于项重写系统的联锁系统模型检测方法研究

模型检测方法对安全苛求系统建模的完整性需要一套严谨的方法论与技术,对于验证系统的正确性,具有传统方法无法比拟的优势。提出利用项重写系统建立安全苛求系统模型与验证方法,采用基于项重写系统原理的Maude工具语言,对铁路联锁系统的站场进行形式化建模,通过其语法和语义定义各类约束和离散事件,构架联锁系统属性和行为。在模型建立的基础上,对联锁站场的静态属性和安全属性进行形式化模型验证。结果表明,基于项重写系统的模型检测方法可以较好地应用于实际联锁系统软件的开发,对开发安全苛求系统和模型检测方法的实际应用提供借鉴。     

车站联锁进路控制逻辑的形式化方法

基于计算机联锁系统是一个对列车行驶系统提供安全条件的系统,车站联锁系统是保证车站行车安全和提高运输效率的典型安全苛求性系统。以形式化 方法Event-B为基础,引入角色Agent对联锁系统进行规范定义,通过智能体与Event-B的建模和验证,构造了车站联锁进路控制逻辑形式化验证模型,并进行 了形式化规范和推理,该模型在RODIN平台上进行验证,通过实例验证,满足了计算机联锁系统的安全需求。     

改进的最小割集生成算法与联锁系统模型的安全性测试*

为保证铁路联锁模型的安全性,在故障分析法的基础上提出一种新的用Petri网来建立故障树的方法,动态地描述铁路联锁系统的安全性需求,并根据Petri网安全需求模型的可达标志图,提出一种能自动生成最小割集的算法。根据算法生成的最小割集,设计了一个联锁安全检测器,用于检测和控制联锁系统模型处于安全状态。最后用CPN工具对所建立的联锁系统模型进行仿真,仿真结果表明联锁安全检测器能够保证模型的安全性。     

基于LabVIEW和OPC的2.4米风洞安全联锁系统

针对2.4米风洞安全联锁系统设备老化、功能缺失、信息显示不直观、故障报警不完善的现状,对安全联锁系统进行了重新研制。该系统以GE PLC为平台、配置传感器监测设备状态信息、开发基于LabVIEW软件和OPC协议的安全联锁监控显示软件,并通过触摸屏实现油源系统的远程控制。经风洞运行验证,该系统性能稳定、联锁功能全面、信息显示直观、可及时预报相应设备故障,极大地提高了风洞运行的安全性与可靠性。     

Stateflow在安全联锁回路仿真中的应用

Matlab是现在工程领域中一套最为出色的科学计算软件,Stateflow是Matlab自带的工具箱,主要用来实现对工程问题的模型化和动态仿真。本文介绍了Stateflow的基础知识以及基于Stateflow的安全联锁回路仿真建模方法,并以氢氧化铝焙烧炉预热燃烧器作为具体实例进一步阐述。这种方法使逻辑设计仿真变得容易、直观且便捷。     

轨道交通联锁领域特定语言的形式化

作为轨道交通系统的核心子系统之一，对联锁系统进行形式化建模与分析，是保证其安全性的重要手段.形式化建模需要领域知识和形式化知识的结合，由于形式化知识难以掌握，领域专家在建模整个过程中都需要形式化专家的帮助.为了解决这个问题，针对联锁系统的故障随机性、行为实时性、构件可重用的特点，提出设计联锁领域特定语言IS-SDL描述具体的联锁系统的参数，并基于随机混成自动机模板自动生成联锁系统的形式化模型，以进一步在此基础上进行安全分析.首先对联锁系统模型进行分析，根据不同案例设计其领域特定语言；其次，确定联锁系统的系统模型的模板，包括环境构件模板和控制器模板，并举例抽取其随机混成自动机模板；在模板基础上定义系统模型生成过程，让领域专家可以通过领域特定语言，输入参数自动生成具体的随机混成自动机系统模型；最后以某站联锁系统为例，展示了基于模板的具体系统模型的生成过程，并通过基于系统模型的事故预测分析，证明了该方法的可行性与有效性.     

基于梯形逻辑的联锁系统形式化验证方法

铁路联锁系统设计通常采用梯形逻辑进行建模。为了实现对铁路联锁系统进行形式化验证的目的,根据梯形逻辑的状态变迁语义,将梯形逻辑表示的联锁系统模型转换成模型检测工具NuSMV的语言,并将铁路联锁系统的安全需求表示为计算树逻辑(CTL),最后实现基于NuSMV的铁路联锁系统设计模型的形式化验证。     

嵌入式实时控制系统硬件可靠性及应用研究

嵌入式实时控制系统硬件故障是造成系统失效的主要原因之一,针对此问题,首先定义嵌入式实时控制系统硬件体系结构;然后分析嵌入式实时控制系统的可用性和失效模式,并对单个IP硬核和嵌入式实时控制系统硬件应用Markov链建立了可靠性模型;最后用所建立的模型,对嵌入式联锁控制器硬件进行了可靠度计算和分析。通过计算可知,所建立的可靠性模型能够描述嵌入式实时控制系统硬件的状态变迁,并能定量预测和分析其可靠度,模型具有一定的实用价值。     

基于Matlab状态流的混杂系统仿真设计

混杂系统是集连续动态和离散事件为一体的复杂系统,是近十余年来控制理论研究领域的热门课题,混杂动态系统的研究为解决一类复杂的、非线性的大系统提供了一个很好的理论框架,计算机仿真是分析和研究混杂系统的有效工具。该文在分析混杂系统仿真关键问题的基础上,提出如何应用MATLAB环境中的状态流工具箱,实现基于混杂自动机模型的混杂系统仿真,并就典型混杂系统给出仿真实例。结果表明,应用MATLAB状态流工具箱进行混杂系统仿真,具有很好的可视化,而且混杂系统的离散和连续两部分可以很好的同步协调,结构简单而明了,效果很好。     

汽轮机分布式远程监控系统设计与实现

本文介绍了基于汽轮机分布式远程监控系统设计技术,对系统的关键组成部分进行了较为详细的讨论。通过现场与远程端的计算机及其数据采集模块,可实现对现场汽轮机统一安全监控。系统组网灵活、可靠、易于维护,便于推广。从而能够提高汽轮机系统的安全性能和工作效率。     

炼油厂蒸汽动力系统优化调度策略研究

详细分析了当前炼油厂蒸汽动力系统实际运行计划调度中影响因素,针对这些因素,提出了相应的优化策略。建立了蒸汽动力系统多周期最优运行调度的混合整数线性模型(MILP),并开发了优化运营软件sPsOpti。应用实例证明了模型和软件的有效性和必要性,分析了运行费用与系统运行柔性的关系,提出了蒸汽动力系统运行的改进方向,为实际的运行起到了指导作用。     

基于UML状态图的软件测试研究

UML状态图与传统的状态转换图存在较大的差异,导致由状态转换图得到的软件测试路径不适用于UML状态图。为此,提出一种由UML状态图得到软件测试路径的方法。通过对UML状态图逐层分析,并将并发子状态相互组合,以获得状态迁移路径,从而得到软件测试路径。实例证明,该方法可以从UML状态图得出软件的测试路径。     

火电厂锅炉主汽温控制策略的比较研究

锅炉的主汽温被控对象是一个大惯性、大迟延、非线性且对象变化的系统,常用的汽温控制系统有串级PID控制和基于BP神经网络的PID控制。串级PID控制一般能将主汽温控制在允许的范围内;基于BP神经网络的PID控制将神经网络所具有的自学习能力与PID控制器的鲁棒性相结合,能实现对非线性、大时滞系统模型的控制。对这两种策略在不同负荷下进行了实验仿真,该结果对当前电厂的经济性和安全性有一定参考价值。     

采用最优状态估计的主蒸汽温度动态矩阵控制方法

针对主蒸汽温度控制系统不可测扰动影响的问题,提出一种基于最优状态估计的动态矩阵控制(OSE-DMC)算法.首先分析主蒸汽温度系统的动态特性,归纳出减温水量对主蒸汽温度影响的数学模型;然后基于常规DMC算法,利用最优估计理论对DMC算法的预测序列进行补偿修正,有效抑制不可测扰动的影响,并提出一种Kalman滤波的降维算法,使其计算更加简洁、便于实际应用与在线计算.Simulink仿真结果表明:在不可测扰动影响下,所提出方法抑制扰动效果比常规DMC算法提高20%,抑制扰动能力有显著提升.     

基于核直接分解的过热蒸汽系统故障诊断方法

为提高过热蒸汽系统的运行效率并减少非紧要故障的报警率,本文提出一种质量相关的非线性故障检测与诊断方法.首先,利用核函数将过程变量映射到高维特征空间以消除原始变量之间的非线性耦合.然后,在特征空间进行核直接分解得到两个正交子空间,并在两个子空间中分别设计统计量指标进行质量相关的故障检测.在此基础上,利用偏微分贡献图提取每个变量对联合统计量指标的贡献率,并根据贡献率大小最终确定故障变量.仿真结果表明,所提出的方法能够准确区分影响过热蒸汽温度和不影响过热蒸汽温度的故障,有效降低了非紧要故障的报警率,提高了过热蒸汽系统的运行效率.     

基于DCS的蒸汽锅炉优化控制系统设计

针对燃煤蒸汽锅炉,设计了一套基于DCS的优化控制系统。首先通过OPC接口将DCS系统与本优化控制系统连接,其次利用力控组态软件设计优化控制界面,并用C#高级语言编写优化算法,实现对蒸汽锅炉的优化控制。系统经现场试运行效果良好,保证了锅炉燃烧的经济性、负荷与出力的协调性及运行的安全性。     

遥操作机器人客户端仿真系统的设计与实现

该文面向空间机器人遥操作,应用三维预测仿真和遥传感器反馈监控技术,建构了遥操作机器人的客户端仿真系统.实现了简单的柔顺力控制操作的仿真.操作员通过仿真系统面向的虚拟环境离线编程,实现对遥操作任务的预演.同时基于遥传感器反馈信息的识别,实现了对远端任务执行进程的监控和状态流图显示.在模拟的大时延情况下,操作员能够在客户端通过局域网控制实验室中的机器人完成精密插孔装配等任务.为进行大时延遥操作提供了算法实验平台.     

The preview control of a class of linear systems and its application in the fault-tolerant control theory

In the fault-tolerant control theory based on model following control, the desired signal of the control system is the output of a reference system. This paper is concerned with the design of the preview controller for a class of fault systems. A composite vector is introduced by including error vector, fault system state vector and reference system state vector. Then, we derived an augmented system from the known system equation, in which the reference input has equal status with the desired signal in the traditional preview control theory. Therefore, we can use the known theory to design the preview controller for the augmented system, then the preview controller of the original fault system can be obtained by the integration method. This paper strictly discusses the connection between stabilisation and detectability of the augmented system and the corresponding characteristics of the original system. Finally, by applying this theory to a real steam generator water level control system, it is found that the actions of the reference input preview and the fault signal preview can effectively eliminate the effect of the fault signal on the water level of the steam generator. The simulation shows the effectiveness of the controller designed.