Sơđồ lớp của gói IGCB được giới thiệu Hình 4.27
Hình 4.27 Sơđồ lớp của gói IGCB Máy trạng thái của gói IGCB được thể hiện Hình 4.28.
78 4.2.3Gói của phần rời rạc
Sơđồ lớp của gói phần rời rạc được giới thiệu Hình 4.29.
Hình 4.29 Sơđồ lớp của gói phần rời rạc Máy trạng thái của gói phần rời rạc được thể hiện Hình 4.30.
79
Máy trạng thái ứng dụng “Evolution” của EHG được giới thiệu trong Hình 4.31.
Hình 4.31 Máy trạng thái ứng dụng “Evolution” tương ứng với Hình 4.30 Trong đố tất cả trạng thái như: bị lỗi “breakdown”, bảo trì “maintaining”, cấu hình “configuration” là bằng không, tức là nó không có biến điều khiển.
4.2.4Gói giao diện bên trong
80
Hình 4.32 Sơđồ lớp của gói giao diện bên trong
Máy trạng thái của gói giao diện bên trong được trình bày Hình 4.35.
Hình 4.33 Máy trạng thái của gói giao diện bên trong 4.2.5Gói giao diện bên ngoài
81
Hình 4.34 Sơ đồ lớp của gói giao diện bên ngoài của EHG Máy trạng thái của gói giao diện bên ngoài thể hiện Hình 4.35
Hình 4.35 Máy trạng thái của gói giao diện bên ngoài
4.3 Mô hình mô phỏng EHG
Trong giới hạn luận văn, chúng tôi chỉ dừng lại ở việc mô phỏng hệ thống EHG “Điều tốc Điện tử - Thủy lực”, không đề cập tới bước triển khai mô hình EHG. Chúng tôi đã dùng công cụ Matlab & Simulink để mô phỏng hệ thống EHG; vì hiện nay, phiên bản mới nhất của Matlab & Simulink đã được bổ sung các khối
82
mô phỏng đối tượng công nghiệp thông dụng kết hợp giao diện đồ họa trực quan để
tăng khả năng tương tác và tính thực tế.
4.3.1Luật chuyển đổi các gói sang Matlab & Simulink
Mỗi gói được thực thi bởi một hệ thống con tương ứng trong Matlab & Simulink,
Mỗi gói con được thực thi bởi một hệ thống con hình thành phần Matlab & Simulink, lớp cha tương ứng với một hệ thống con tích hợp,
Mỗi giao thức được thực thi bởi sự kiện đầu vào/đầu ra và các dòng tín hiệu của hàm gọi “call” trong hệ thống con,
Các cổng tín hiệu đầu vào/đầu ra tương ứng đầu vào/đầu ra hệ thống con, Các thực thể của các phần tử liên tục tương ứng với các thành phần liên tục
trong thư viện của Matlab & Simulink,
Các dòng liên tục IGCB cụ thể được hình thành bởi các kết nối giữa các hệ
thống con; mà nó được tạo bởi các phần tử liên tục theo sơ đồ khối chức năng mở rộng,
Máy trạng thái tương ứng với dòng trạng thái “state folows” trong Matlab & Simulink.
4.3.2Các kết quả của EHG trong Matlab & Simulink
Dưới đây một số mô hình tổng quan của hệ thống EHG được mô phỏng theo công cụ Matlab & Simulink, trong giới hạn luận văn, chúng tôi chỉ đưa ra kết quả
chính:
Sơđồ cấu trúc hệ thống con cơ bản và mối liên hệ truyền đạt giữa chúng của EHG được thể hiện Hình 4.36
83
Hình 4.36 Sơđồ cấu trúc hệ thống con cơ bản và mối liên hệ truyền đạt giữa chúng của EHG
Các phần tử trong gói phần liên tục của EHG bao gồm: bộ khuyếch đại chính “Ko”, bộ giới hạn “Limiter”, bộđiều chỉnh “PID”, động cơ DC “DC motor”, Van servo “Servo Valve”, “Cylinder”, Tuabin – Máy phát “Turbine –
Generator”, hệ số “Kss1”, hệ số “Kss2”, hệ số “Kf” được thể hiện Hình 4.37.
84
KQ1: Kết quả trong trường hợp EHG đồng bộ và ứng với ba ứng xử của bộ
giới hạn thể hiện Hình 4.38; ba ứng xử (Fluid 1, Fluid 2, Fluid 3) trong bảng 4.1. Với hệ số: T = 0,01s; Kp = 1,2; Ti = 0,01s; Td = 0,3s; Kf = 1; Tif = 0,1s; Ttb=0,47 s; KSS2 = 0,3; TSS2 = 1,1s. Trong đó các hệ số: T, Kp, Kf, Ti, Tif, KSS2, TSS2, Td, Ttb, đã giải thích mục 4.1.4.
Hình 4.38 Quá trình quá độ trong trường hợp EHG không đồng bộ và ứng với ba
ứng xử của bộ giới hạn
KQ 2: Kết quả trong trường hợp EHG đồng bộ và ứng với ba ứng xử của bộ
giới hạn thể hiện Hình 4.39; ba ứng xử (Fluid 4, Fluid 5, Fluid 6) trong bảng 4.1. Với hệ số: T = 0,01s; Kp = 1,2; Ti = 0,01s; Td = 0,2s; Kf = 16; Tif = 0,1s; Ttb= 0,8s; KSS2 = 0.2. Trong đó các hệ số: T, Kp, Kf, Ti, Tif, KSS2, TSS2, Td, Ttb,
85
Hình 4.39 Quá trình quá độ trong trường hợp EHG đồng bộ và ứng với ba ứng xử
của bộ giới hạn
Với các thông sốđiều chỉnh ở trên và qua các đồ thị quá độđiều chỉnh chúng ta thấy rằng mô hình mô phỏng của EHG hoàn toàn đáp ứng được chất lượng và hiệu năng điều chỉnh [4] như là: thời gian, quá độ điều chỉnh và độ quá độ nhằm
đảm bảo phù hợp với việc đóng hoặc cắt tải từ hệ thống tiêu thụđiện năng (ECS).
Trong chương này, chúng ta đã đưa ra phương pháp mà đã hoàn thiện được từ sự phân tích tới thiết kế hệ thống EHG. Xác định được các trường hợp sử dụng, sơ đồ trình tự, máy trạng thái toàn cục, gói giao diện bên trong, giao diện bên ngoài v.v…của hệ thống EHG.
86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 Kết luận
Trong luận văn này, tôi đã đề cập tới mục tiêu nghiên cứu về các hệ thống
động lực lai (HDS- Hybrid Dynamic Systerm). Việc nghiên cứu này tập trung vào phân tích, thiết kế và mô phỏng phần điều khiển của HDS có kèm theo các điều kiện ràng buộc công nghiệp.
Luận văn cũng trình bày các cách tiếp cận mới để phát triển một hệ thống phức tạp. Dựa trên các đặc điểm của HDS, tôi đã chọn cách tiếp cận hướng đối tượng và cụ thể hóa chu trình phát triển tái lặp để thực thi các HDS công nghiệp. Tôi đã trình bày các ngôn ngữ hình thức để mô hình hóa phần điều khiển HDS một cách độc lập với việc lập trình cho hệ thống đó; các ngôn ngữ hình thức này dựa trên công nghệ hướng đối tượng, nó rất quan trọng trong quá trình chuyển
đổi từ mô hình thiết kế sang mô hình lập trình. Đặc điểm của các ngôn ngữ mô hình hóa như là: Automate lai, Grafcet, Petri Net, Modelica, khối chức năng (Funtional
Block) v.v…đã được trình bày và đánh giá nhằm mô hình hóa, mô phỏng và tối ưu các HDS.
Để triển khai phần điều khiển của HDS công nghiệp, tôi đã đưa ra một phương pháp công nghiệp dùng để thiết kế và thi hành chúng với đặc tả ứng xử được mô hình hóa bởi Automate lai. Phương pháp này bao gồm các điểm chính như
sau:
Cập nhật Automate lai với các giả thuyết thực thi nhằm mô phỏng ứng xử
toán học của HDS,
Phân tích và thiết kế HDS với ngôn ngữ mô hình hóa hợp nhất trong thời gian thực (Real Time UML), bao gồm các bước cơ bản sau:
- Xác định các trường hợp sử dụng và ứng xử của nó,
- Đưa ra Automate lai của các hệ thống phát triển, kèm theo các điều kiện hoạt động trong điều khiển công nghiệp,
- Đưa ra các đối tượng biên, điều khiển và thực thể của phần điều khiển hệ
87
- Xác định chi tiết cấu trúc và ứng xử của các đối tượng (gói) cơ bản của hệ
thống.
Mô phỏng chất lượng điều khiển của HDS với một ngôn ngữđược hỗ trợ bởi một công cụ phần mềm cụ thể (Matlab & Simulink); tuy nhiên, để thực hiện bước tiếp theo là triển khai một HDS công nghiệp trong thực tế, chúng ta có thể sử dụng một số ngôn ngữ lập trình công nghiệp cụ thể nhằm chuyển đổi từ mô hình thiết kế chi tiết của nó một cách nhanh chóng và hiệu quả tới mô hình thực thi hệ thống,
Đưa ra các quy luật cụ thể nhằm tái sử dụng: các gói chính, các cổng và các giao thức của mô hình thiết kế HDS được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển khác nhau.
Cuối cùng, tôi đã minh họa cách tiếp cận trên bởi việc áp dụng nó cho một số
trường hợp sử dụng chính của hệ thống “Điều tốc Điện tử - Thủy lực”, để ổn định tần sốđầu ra cho nhà máy thủy điện.
Tuy nhiên, trong luận văn này có một số hạn chế sau:
Phần liên tục của HDS là đơn biến và chỉđược mô tả bởi hàm truyền đạt, Chưa đưa ra các hoạt động chi tiết của vòng lặp thứ hai của chu trình của
vòng đời phát triển HDS,
Chưa giới thiệu chi tiết về các hệ thống thông tin và các thành phần vật lý liên quan tới các đối tượng điều khiển,
Do giới hạn của luận văn, tôi không đưa tất cả các kết quả chi tiết của toàn bộứng dụng cụ thể.
2 Kiến nghị
Trong thời gian tới đây, tôi sẽ phát triển cách tiếp cận trên đây với dòng liên tục là đa biến và được đặc tả bởi các ngôn ngữ hình thức khác nhau ví dụ
(Modelica, SysML- Systems Modeling Langguage) nhằm cải thiện việc mô hình hóa các thành phần vật lý của hệ thống. Đặc biệt là chỉ ra mô hình phân phối và triển khai trên thực tế các thành phần ứng dụng khác nhau của HDS thông qua mạng truyền thông và chi tiết các hoạt động của chu trình phát triển lặp.
88
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Booch G., Rumbaugh J., Jacobson I. (1999) Unified Modeling Language User
Guide, Addison-Wesley.
[2] Blocs fonctionnels, documentation of IEC, Part I, 1997. [3] Blocs fonctionnels, documentation of IEC, Part I, 2000.
[4] Đặng Văn Uy, Phan Than Hải. (1995), cơ sở lý thuyết tự động điều chỉnh và
điều khiển , Phòng khoa học VIMARU.
[5] Douglass B.P. (1998), Real – Time UML : Developing Efficient Objects for
Embedded Systems, Addison-Wesley.
[6] Douglass B.P. (1999), Rapid Object-Oriented Process for Embedded Systems, I-logix.
[7] Drath R. (1998), Hybrid object nets : an Object-Oriented concept for modeling
complex hybrid system, France.
[8] Gamma E., Amma, Helm R., Johnson R. and Vlissides J. (1996), Design
Patterns, Thomson.
[9] Gueguen H., Lefebvre M.A. (2000) “A comparision of mixted specification formalisms”, ADPM, Dortmund, Germany.
[10] Henzinger T.A., Kopke P.W, Puri A., Variya P. (1995), “What’s decidable about Hybrid Automata”, On Theory and Computing (STOCS), 27th Annual
ACM Symp.
[11] Henzinger T.A., P. Ho. (1995), “HyTech: the Cornel Hybrid Technology tool”, Hybrid Systems II, Springer-Verlag.
[12] Mattsson S.E. (1998), Object-Oriented Modeling of Hybrid Technical Systems LIT.
[13] Mosterman P.J. (1997), Hybrid Dynamic Systems : A Bon Graph Modeling
Paradigm and Its Application in Diagnosis, University of Vanderbilt, USA.
[14] N.V. Hien, Soriano T. (1999), “Using Objects Collaboration to Model the Control of an Industrial System”, 7th IEEE - ETFA, Spain.
89
[15] N.V. Hien. Décembre 2001, Une Méthode Industrielle de Conception de
Commande par Automate Hybride Développée en Objets, Thèse de Doctorat,
N° attribué par la bibliothèque | 0 | 1 | A | I | X | 3 | 0 | 0 | 8 | 2| , CESTI Toulon, Univertsité Marseille III.
[16] N.V. Hien, V.D. Quang, H.T. Vinh, Soriano T. (2005), “A General Implementation Model of Industrial Control Systems Using Real-Time UML and Functional Block”, VICA6, Hanoi, Vietnam.
[17] N.V. Hien, Soriano T. (2001), “ Implementing Hybrid Automata for Developing Industrial Control Systems”, 8th IEEE - ETFA, Nice, France.
[18] N.V. Hien, Vu Duy Quang. (2002), “Using Real-Time Unified Modeling Language for Analyzing, Designing and Realizing Industrial Control Systems”,
VICA5, Vietnam.
[19] N.V. Hien, H.T Vinh, Soriano Th. (Feb, 21-24, 2005), “A General Design Model of Industrial Control Systems Using Real-Time UML”, RIVF2005, http://e-ifi.org/rivf2005, Vietnam.
[20] N.V. Hien, V.D. Quang, H.T. Vinh, Soriano Th. (Apr, 12-14, 2005), “A General Implementation Model of Industrial Control Systems Using Real-Time UML and Functional Block” , VICA6, http://www.vica.vnn.vn, Vietnam.
[21] N.X. Trường, H.M. Sơn. (2007), “Mô phỏng thời gian thực và trực quan các quá trình công nghiệp phục vụđào tạo và nghiên cứu”, tr. 1-4.
[22] Selic B, Rumbaugh J. (Mar 1998), “Using UML for modeling complex Real- Time systems”, a white paper, Objectime, http://www.objetime.com and
http://www.rational.com/uml.
[23] Sghaier A., Soriano Th, N.V. Hien. (2005), “Using High Level Models for Modeling Industrial Machines in a Virtual Environment”, Research in Interactive Design, Virtual Concept 2005, France.
[24] Soriano Th, N.V. Hien, Pailler C. (2003), “Adapting ROPES to an Industrial Detection System”, ICIT'03, Slovenia.
90
[25] Soriano Th, N.V. Hien. (2002), “An electro-hydraulic station controller retro-designed with UML capsules”, IEEE – ISIE2002, Italia.
[26] Soriano Th, N.V. Hien. (2002), “Identification and exploitation of a control hybrid automata: an Application”, IEEE – SMC2002, Tunisia.