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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：基于控制目标量化指标的梯形图自动生成装置及方法，属于工业控制系统领域，用于解决PLC控制中自动生成梯形图的问题，技术要点是包括将控制目标量化；根据量化的控制目标，自动生成梯形图；其中，将控制目标量化中包括定义变量空间，生成状态向量，变量离散化处理，生成状态空间，定义目标转移矩阵，生成有限状态机等步骤，效果是能够量化、可人工调整并准确地生成规则，生成的梯形图准确且可靠。

主权项：1.一种基于控制目标量化指标的梯形图自动生成方法，其特征在于，包括步骤S100.将控制目标量化；步骤S200.根据量化的控制目标，自动生成梯形图；其中：步骤S100包括：步骤S101.定义变量空间：根据实际接线和用户定义的变量表文件，生成变量的矩阵，定义变量的绝对地址和数据类型，变量包括输入变量、状态变量和输出变量；步骤S102.变量离散化处理：以建立有界的量化控制目标作为目标，对系统中的模拟量进行离散化处理；步骤S103.生成状态向量：根据离散化后的变量空间，生成描述系统状态的状态向量，该状态向量主要由输入变量、状态变量和输出变量组成，以映射系统在某一时刻的状态；步骤S104.生成状态空间：根据状态向量的取值范围，通过穷举所有状态建立系统的状态空间模型，用于捕捉系统的动态行为，其中每个状态向量的转置构成状态空间的一行，形成穷举的所有状态向量的排列；步骤S105.定义目标转移矩阵：根据用户的控制需求和状态空间，定义多个目标转移矩阵，并按顺序排列状态向量，以明确系统状态转移的顺序，通过目标转移矩阵描述系统状态在不同离散步骤之间的状态转移过程；步骤S106.生成有限状态机，使用有限状态机描述待实现的控制目标演变过程，得到系统状态变化的清晰图形表示；其中：步骤S200包括：步骤S201.选择全局目标状态机中要生成梯形图的一组生成树目标状态组，该状态组是待生成梯形图的量化控制目标；步骤S202.提取程序树相关变量：根据选择的状态，筛选变量中与控制目标相关的输入变量、状态变量和输出变量；步骤S203.初始化程序树；步骤S204.根据经验模型选择动作修改程序树，根据先前的经验模型，选择适当的动作修改程序树；步骤S205.将经验模型中泛化的变量替换为变量中与泛化控制目标相关的输入变量、状态变量和输出变量，执行选择的动作修改程序树，以适应选择的状态组；步骤S206.将程序树编译为梯形图的程序文件格式；步骤S207.检查修改后的梯形图是否能够通过编译，若能通过编译则跳转至步骤S210，若不能通过，跳转到步骤S208；步骤S208：撤销对程序树的修改动作；步骤S209更新经验模型，具体包括以下子步骤：（a）判断当前经验模型中是否有相同的目标状态转移矩阵、程序树及动作，若否则跳转到步骤（b），若有则跳转到步骤（c）；（b）添加目标状态转移矩阵、程序树以及执行动作到经验模型，之后跳转到步骤204；（c）降低奖励权重，提高学习率，增加下次更新的奖励权重，之后跳转到步骤204；步骤S210.将生成的梯形图编译为相应PLC模块可执行的机器语言；步骤S211.将梯形图加载到代码生成模块中的PLC运行时仿真环境中，模拟PLC模块的执行；步骤S212.确定状态的转移条件，解析目标状态转移矩阵，得到生成离散时序的输入信号，包括虚拟输入信号和真实输入信号；步骤S213.向运行时仿真环境输入虚拟输入信号，模拟状态的变化；步骤S214.记录仿真过程中产生的数据；步骤S215.将仿真过程中产生的数据映射到有限状态机的状态组；步骤S216.判断有限状态机的状态组的状态是否符合目标状态组，若符合跳转到步骤S216-3，若不符合跳转到步骤S216-1；步骤S216-1：撤销对程序树的修改动作；步骤S216-2：更新经验模型，具体包括以下子步骤：（a）判断当前经验模型中是否有相同的目标状态转移矩阵、程序树及动作，若否则跳转到步骤（b），若有则跳转到步骤（c）；（b）添加目标状态转移矩阵、程序树以及执行动作到当前经验模型，之后跳转到步骤S204；（c）降低当前经验模型的奖励权重，之后跳转到步骤S204；步骤S216-3：更新经验模型，具体包括以下子步骤：（a）判断当前经验模型中是否有相同的目标状态转移矩阵、程序树及动作，若否则跳转到步骤（b），若有则跳转到步骤（c）；（b）添加目标状态转移矩阵、程序树以及执行动作到当前经验模型，之后跳转到步骤S217；（c）提高当前经验模型的奖励权重，降低当前经验模型的学习率，减少下次更新的奖励权重，之后跳转到步骤S217；步骤S217.判断仿真环境当前生成的多个生成树目标状态组是否等同全局目标状态机，若为否，跳转到步骤S201；若为是，跳转到步骤S218；步骤S218.将通过仿真验证的梯形图下载到实际的PLC模块中；步骤S219.通过测试验证模块向PLC模块输入真实信号，验证梯形图在实际环境中的控制效果；步骤S220.记录在实际环境中产生的数据；步骤S221.判断实际环境当前生成的多个生成树目标状态组是否等同全局目标状态机，若为否，跳转到步骤S201，若为是则结束。

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