大型自动化过程控制流程优化调度模型仿真

任铭

摘 要 传统的过程控制和作业调度方法采用基于多线程集群聚类的任务调度方法，对多用户、多任务的大型自动化过程控制的调度性能不好。提出基于主特征支配集分簇提取的大型自动化过程控制流程优化调度模型。构建大型自动化过程控制模型，进行优化控制目标函数构建，实现控制流程的优化调度模型改进，最后通过仿真实验进行了性能验证。仿真结果表明，该算法能优化自动化过程控制流程，在提高生产效率，优化工业自动化过程控制方面具有重要应用价值。

关键词 自动化 过程控制 特征提取 调度

中图分类号：TP273  文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.10.027

Simulation of Large Scale Automation Process Control

Process Optimization Scheduling Model

REN Ming

（Tangshan Zhongrun Chemical Limited Company， Hebei， Tangshan 063611）

Abstract Traditional process control and job scheduling method based on multi-threading set clustering task scheduling method， large automation of users， the task scheduling performance of process control is bad. Put forward based on the characteristics of dominating sets clumps and extraction of large automation process control process optimization scheduling model. Building large automation process control model for optimal control objective function building， to achieve the optimal scheduling model of control process improvements， the performance verification by simulation experiment. The simulation results show that the algorithm can optimize the automation process control process， to improve the production efficiency， optimize the industrial automation process control has important application value.

Key words automation; process control; feature extraction; scheduling

0 引言

隨着网络技术和信息技术的发展，大型自动化集成制造成为当前工业生产的主要趋势，当前的大型自动化控制通常建立在REST物联网架构体系中，需要降低生产成本，提高生产效益，研究大型自动化生产作业线的过程控制优化调度模型有很大现实意义和价值。①

当前，对大型自动化生产作业线的过程控制优化调度模型设计研究主要有模糊控制算法、神经网络控制算法、非线性过程控制算法等，②③④其中模糊控制算法较为常用。但是传统方法易出现计算复杂度较高，对多用户、多任务和多线程的大型自动化过程控制的调度性能不好等问题。

针对上述问题，本文提出一种基于主特征支配集分簇提取的大型自动化过程控制流程优化调度模型。

1 问题描述与大型自动化过程控制流程调度模型构建

1.1 大型自动化过程控制模型

大型自动化过程控制流程调度中需要首先阅读调度优先级策略。⑤大型自动化过程控制流程调度节点模型如图1所示。通常采用带权有向无环图（DAG）表示过程控制模型，DAG图中结点表示自动化过程控制流程，每个分量都在（0，1）之间。基于REST架构下，构建多目标作业线物过程控制模型，进行约束控制，实现对作业线调度性能的优化控制。

1.2 过程控制流程的特征建模和提取

图1 大型自动化过程控制流程调度节点模型

通过上述大型自动化过程控制流程调度模型设计，得到的多目标作业线的各种条件的集合表现为如下两个方面：

（1）实现对自动化过程控制作业线的控制函数的数据集离散化处理，得到控制函数的离散化形式表现为：

=                                                             （1）

=                                                                          （2）

= 0， or， 1                                                                    （3）

（2）根据主函数特征，进行自动化过程控制作业线的主特征建模和特征提取分类，支配集优化控制的主特征计算为：

= [，]                                   （4）

此时系统的响应时间达到最小为：

（5）

上式表示了优化目标控制函数，通过对控制函数的最优化特征值求解。

2 模型改进设计与实现

在上述构建大型自动化过程控制模型，进行优化控制目标函数构建的基础上，给出参数假设模型描述如下，REST构架体系的方案集合 = {，，…，}。采用表示可进行第项作业生产的组别数，参与第项作业的生产组别，任务流程适应度和对立度分别表示方案趋优和趋劣程度，优经济与最劣经济求解是通过下式计算得到：

= （）                                                             （6）

= （）                                                         （7）

综上分析，得到了REST构架下作业线模糊贴近度函数的计算迭代式为：

（8）

生产质量—效率—成本控制的多目标模糊贴近度数学模型特征提取结果为：

（9）

对作业线模糊贴近度函数和特征分析结果进行优化控制，实现对REST模型下的大型自动化过程控制的流程支配集实现优化调度。

3 仿真测试与性能分析

为了测试本文模型的性能，进行仿真实验。测试平台建立在Matlab软件开法的过程控制体系平台上。仿真实验的硬件环境配置为：CPU：Intel（R） Core（TM） CPU T6600，2.2 GHz，双核;内存：2 G，DDR2。首先构建大型自动化过程控制流程调度特征信息数据模型，得到三个通道的过程控制流程调度特征信息采集结果如图2所示。

以上述特征信息采集数据为研究对象和样本，以特征提取结果对生产效率的方差贡献率和累积贡献率为研究对象，进行性能测试，得到仿真结果如图3所示。从图3可见，采用本文控制算法，对工业生产作业线的效率优化的累积贡献率较高，对于追求自动化过程控制中的生产质量水平最高化和效率最优化具有增益效应。

4 结语

在大型自动化生产作业中，需要对过程控制流程的进行优化调度，提高任务作业量的完成效率。本文提出一种基于主特征支配集分簇提取的大型自动化过程控制流程优化调度模型。构建大型自动化过程控制模型，进行优化控制目标函数构建，基于主特征支配集分簇提取方法，实现控制流程的优化调度模型改进，仿真结果表明，本文方法的对自动化过程控制的流程调度性能较好，提高生产效益。

图2 过程控制流程调度特征信息采集结果

图3 自动化过程控制性能定量分析

注释

① 王娟，李飞，张路桥.限制解空间的PSO云存储任务调度算法.计算机应用研究，2013.30（1）：127-129，154.

② 张松慧，熊锦江.一种针对非平稳网络任务调度防冲突算法研究[J].科技通報，2013.29（10）：143-145.

③ 许丞， 刘洪， 谭良. Hadoop云平台的一种新的任务调度和监控机制[J].计算机科学，2013.40（1）：112-117.

④ 李静梅，王雪，吴艳霞.一种改进的优先级列表任务调度算法[J].计算机科学，2014.41（5）：20-23.

⑤ 刘少伟，孔令梅，任开军，等.云环境下优化科学工作流执行性能的两阶段数据放置与任务调度策略[J].计算机学报，2011.34（11）：2021-2130.