EICASLAB

EICASLAB
Deweloperzy EICAS Automazione SpA
System operacyjny Windows/Linux
Typ Obliczenia techniczne
Licencja Prawnie zastrzeżony
Strona internetowa www.eicaslab.com

EICASLAB to pakiet oprogramowania udostępniający laboratorium do projektowania automatyki i prognozowania szeregów czasowych, opracowany jako końcowy produkt europejskiego projektu ACODUASIS IPS-2001-42068 finansowanego przez Wspólnotę Europejską w ramach Programu Innowacji. Projekt - w trakcie jego trwania - miał na celu dostarczenie naukowego przełomu w dziedzinie robotyki w zakresie nowej metodologii projektowania automatycznego sterowania.

Aby ułatwić taki transfer wiedzy, EICASLAB został wyposażony w silnik oprogramowania „automatycznego algorytmu i generowania kodu”, który umożliwia uzyskanie algorytmu algorytmu sterowania nawet bez głębokiej znajomości teorii i metodologii, które normalnie są wymagane przy tradycyjnym projektowaniu sterowania metodologie.

EICASLAB został i jest faktycznie przyjęty w innych europejskich projektach badawczych zajmujących się robotyką (ARFLEX IST-NMP2-016880 i PISA Project NMP2-CT-2006-026697) oraz motoryzacją (HI-CEPS Project TIP5-CT-2006-031373 i ERSEC Project FP7 247955). EICASLAB jest używany w europejskim przemyśle, instytutach badawczych i środowiskach akademickich do projektowania systemów sterowania i prognozowania szeregów czasowych udokumentowanych w literaturze naukowej i technicznej.

EICASLAB obejmuje narzędzia do modelowania instalacji, projektowania i testowania wbudowanych systemów sterowania , wspomagające fazy procesu projektowania strategii sterowania, od koncepcji systemu do generowania kodu oprogramowania sterującego dla ostatecznego celu.

Organizacja oprogramowania

EICASLAB to pakiet oprogramowania składający się z programu głównego o nazwie MASTER, który może wspomagać i zarządzać wszystkimi etapami projektowania sterowania za pomocą zestawu narzędzi, odpowiednio:

  • narzędzie SIMBUILDER, przeznaczone do programowania modeli symulacyjnych instalacji i algorytmów sterowania;
  • narzędzie SIM, przeznaczone do symulacji i oceny działania algorytmów sterowania;
  • narzędzie POST, służące do analizy wyników poprzez post-processing zarejestrowanych danych symulacyjnych;
  • narzędzie MPI/CPO służące do identyfikacji parametrów modelu i optymalizacji parametrów sterowania;
  • narzędzie RCP Manager, służące do zarządzania czynnościami Rapid Control Prototyping;
  • narzędzie SLOW MOTION, przeznaczone do powtarzania w trybie offline prób eksperymentalnych przeprowadzonych w terenie w celu zaawansowanego debugowania i dostrajania.

Funkcje wspierające kontrolowanie faz projektowania

Wsparcie dla koncepcji systemu

EICASLAB obejmuje następujące funkcje wspierające koncepcję systemu:

  • Projektowanie architektur sterowania wieloprocesorowego
  • Projektowanie wielopoziomowych hierarchicznych algorytmów sterowania

Rozważane są architektury sprzętowe, w tym wieloprocesorowe, i architektury programowe, w tym wielopoziomowe sterowanie hierarchiczne. Oprogramowanie sterujące jest podzielone na funkcje przydzielone przez projektanta różnym procesorom. Każda funkcja sterująca posiada własną częstotliwość próbkowania oraz okno czasowe dla jej wykonania, które są planowane przez projektanta za pomocą harmonogramu EICASLAB .

Dane mogą być wymieniane między funkcjami sterowania przydzielonymi do tego samego procesora oraz między różnymi procesorami należącymi do systemu sterowania instalacją. Uwzględniany jest czas opóźnienia w transmisji danych.

Ostateczne „oprogramowanie aplikacyjne” wygenerowane w C jest podzielone na pliki, z których każdy jest powiązany z określonym procesorem.

Wsparcie dla symulacji systemu

EICASLAB obejmuje określone obszary robocze do opracowywania, optymalizacji i testowania algorytmów i oprogramowania związanego ze „sterownikiem instalacji”, w tym zarówno „sterowaniem automatycznym ”, jak i „generowaniem trajektorii” oraz „ zakłóceniami ” działającymi na instalację. Do wykonania takiego zadania dostępne są trzy różne obszary robocze.

  • Powierzchnia rośliny, która ma być wykorzystana do symulacji dynamicznego zachowania rośliny za pomocą „dokładnego modelu rośliny”,
  • Obszar kontrolny do zaprojektowania funkcji związanych z automatyką i generacją trajektorii,
  • Obszar misji do wykorzystania w celu zaplanowania symulowanych prób. Jest podzielony na dwie sekcje, odpowiednio, misję zakładu i misję kontrolną. Pierwszy generuje zakłócenia działające na instalację podczas symulowanych prób i planuje inne zdarzenia dotyczące wydajności instalacji, takie jak zmiany parametrów instalacji. Drugi generuje polecenie hosta, które ma zostać wysłane do sterowania instalacją podczas symulowanych prób.

Wsparcie dla projektowania algorytmów sterowania

EICASLAB zawiera następujące narzędzia i funkcje wspierające projektowanie algorytmów sterowania:

  • AAG: Automatyczne generowanie algorytmów
  • MPI: Identyfikacja parametrów modelu
  • CPO: Optymalizacja parametrów kontrolnych

Narzędzie do automatycznego generowania algorytmów, rozpoczynając od „uproszczonego modelu instalacji” i „wymaganej wydajności sterowania”, generuje algorytm sterowania. Na podstawie danych projektowych instalacji, zastosowana metodologia projektowania sterowania pozwala na projektowanie regulatorów o gwarantowanej wydajności bez konieczności strojenia w terenie, pomimo nieuniknionej niepewności, która zawsze istnieje pomiędzy jakimkolwiek modelem matematycznym zbudowanym na podstawie danych projektowych instalacji, a rzeczywistą wydajność instalacji (podstawowe informacje dotyczące sterowania w obecności niepewności, patrz ). Projektant ma do wyboru trzy podstawowe schematy sterowania i dla każdego z nich ma możliwość wyboru algorytmów sterowania o różnym stopniu złożoności. W syntezie automatycznie generowana kontrola realizowana jest przez wypadkową trzech działań:

  • działanie w otwartej pętli, które jest określone przez polecenia niezbędne do śledzenia sygnałów odniesienia obliczonych na podstawie uproszczonego modelu instalacji;
  • kompensację zakłóceń elektrowni, która jest obliczana na podstawie zakłóceń przewidywanych przez obserwatora stanu instalacji;
  • działanie w zamkniętej pętli , które jest obliczane jako działanie niezbędne do skorygowania błędu stanu instalacji względem błędu odniesienia.

obserwatora stanu elektrowni można rozszerzyć o oszacowanie i przewidywanie zakłóceń działających na elektrownię. Przewidywanie i kompensacja zakłóceń w instalacji jest oryginalną funkcją sterowania, która pozwala na znaczną redukcję błędów sterowania. Model Parameter Identification to narzędzie, które pozwala na identyfikację najbardziej odpowiednich wartości parametrów uproszczonego modelu z zarejestrowanych danych eksperymentalnych lub symulowanych prób przeprowadzonych przy użyciu „dokładnego modelu rośliny”. „Prawdziwa” wartość parametru nie istnieje: model jest przybliżonym opisem zakładu, a następnie „najlepsza” wartość parametru zależy od funkcji kosztu przyjętej do oceny różnicy między modelem a zakładem. Metoda identyfikacji estymuje najlepsze wartości parametrów modelu uproszczonego z punktu widzenia projektu sterowania w pętli zamkniętej. Control Parameter Optimization to narzędzie do strojenia parametrów sterowania w symulowanym środowisku. Optymalizacja jest przeprowadzana numerycznie w predefiniowanej symulowanej próbie, to znaczy dla danej misji (sekwencja poleceń hosta i zakłócenia działające na zakład oraz wszelkie inne potencjalne zdarzenia związane z wydajnością zakładu) oraz dla danego kosztu funkcjonalnego związanego z wydajnością sterowania zakładem .

Wsparcie dla generowania kodu dla ostatecznego celu

Narzędzie do automatycznego generowania kodu EICASLAB zapewnia kod źródłowy ANSI C związany z opracowanym algorytmem sterowania. Efektem końcowym pracy projektanta jest „oprogramowanie aplikacyjne” w ANSI C , zdebugowane i przetestowane, gotowe do skompilowania i połączenia w procesorach sterowania instalacją. „Oprogramowanie aplikacyjne” obejmuje oprogramowanie związane z funkcjami „sterowania automatycznego” i „generowania trajektorii”. Symulowane funkcje sterowania są dokładnie takie same, jak te, które projektant może przenieść w terenie do rzeczywistego sterownika instalacji.

Wsparcie dla kontroli strojenia

EICASLAB zawiera następujące narzędzia wspierające strojenie sterowania:

Slow Motion View to narzędzie do wykorzystania w fazie konfigurowania sterowania instalacją, zapewniające zmienną po zmiennej analizę wydajności oprogramowania sterującego podczas prób eksperymentalnych przeprowadzanych za pomocą rzeczywistej instalacji.

Dane wejściowe i wyjściowe instalacji oraz polecenia hosta wysyłane do sterownika są rejestrowane podczas prób eksperymentalnych, a następnie mogą być przetwarzane przez EICASLAB w następujący sposób. Zarejestrowane zmienne wejściowe i wyjściowe instalacji są wykorzystywane w obszarze instalacji wewnątrz zmiennych wejściowych i wyjściowych uzyskanych podczas symulacji instalacji. Nagrane polecenia hosta są używane w obszarze Misji kontrolnej wewnątrz polecenia hosta generowanego przez funkcję Misji kontrolnej.

Następnie, gdy przeprowadzana jest symulowana próba, funkcja sterowania odbiera zarejestrowane wyjścia rzeczywistej instalacji i powiązane, zarejestrowane polecenia hosta wewnątrz symulowanych. Ponieważ funkcja sterowania działająca w EICASLAB jest dokładnie taka sama jak ta, która działa w rzeczywistym sterowniku instalacji, polecenia wynikające z symulowanej funkcji sterowania i wysyłane z symulowanego sterowania do symulowanej instalacji powinny być dokładnie takie same jak zarejestrowane dane wejściowe zakładu (chyba że występują błędy numeryczne w zależności od różnic między procesorem, na którym pracuje EICASLAB, a procesorem używanym w rzeczywistym sterowniku zakładu, ale doświadczenie pokazało, że skutki takich różnic są znikome). Następnie zarejestrowana próba eksperymentalna przeprowadzona przez rzeczywistego kontrolera instalacji jest całkowicie powtarzana w EICASLAB, z tą różnicą, że teraz proces można przeprowadzić w zwolnionym tempie i, jeśli to konieczne, krok po kroku za pomocą programu debuggera.

Za pomocą narzędzia Automatic Code Generation można wstawić kod kontrolera do systemu operacyjnego Linux czasu rzeczywistego (RTOS) (w dwóch dostępnych wersjach, a mianowicie Linux RTAI i Linux RT z wywłaszczaniem jądra ), w celu przetestowania algorytmu sterowania w Środowisko PC zamiast ostatecznego sprzętu docelowego, wykonujące testy Rapid Control Prototyping (RCP). EICASLAB RCP zawiera harmonogram czasu rzeczywistego oparty na wielowątkowego i może działać na procesorze wielordzeniowym .

Narzędzie do automatycznego generowania kodu może być użyte do wstawienia kodu kontrolera do docelowego sprzętu. Po wykonaniu takiej operacji można przeprowadzić testy Hardware In the Loop (HIL), polegające na pilotowaniu – zamiast rzeczywistej instalacji – instalacji symulowanej w EICASLAB i uruchomionej na komputerze PC, odpowiednio skonfigurowanej i połączonej za pomocą niezbędnych interfejsów sprzętowych z końcowym Cel sprzętowy.

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=EICASLAB&oldid=1139303076 ”