过程建模中人机交互实现研究.pdfVIP

第28卷增刊 信息与控制 V01．28。Supplement Control 1999年8月 Informationand Aug．·1999 过程建模中人机交互的实现研究 廖闻彬 孙优贤 (浙江大学工业控饼技术研究所杭州310027) 擒要针对工程实际中过程建模的困难．提出了过程建模软件的人机交互设计原则和实麓 方案．实际系统的运行验证了该系统的有效性· 关键词过程建模，人机交互 1引言 对象的有效数学模型是进行系统分析、设计和优化的关键．通过实验方法进行建模的理论 已相当完备，也有很多威熟的辨识算法，但是在实际应用时还存在不少问题． 首先，难以得到比较理想的实验数据．不是所有过程都可以进行随意测试的，一方面有安 全的问题，另外还有生产效益的问题．测试往往是在不影响正常生产的情况下进行∞，只能使 用很小的输入信号，而且测试的时间和测试次数都有限制．有时实验进行了一半，由于人为因 素或其它原因，信号中串进了一个大的扰动，这样的测试数据却不得不用． 第二。实际的过程都有嗓声，而且往往不是在算法理论研究中使用的自噪声．由于实际工 作中难以进行大量实验，也很难判断噪声的类型．这使得算法的有效性大打折扣． 第三，噪声的频带往往与信号相互交叠或相差不大，没有有效的滤波算法． 第四，任何的辨识算法都没有考虑实验过程的具体情况． 由于建模本质上是一个认知问题，纯粹靠计算机来完成是不可能的，需要人的参与．本文 针对过程建模的特点和实际工程的需要，给出了在过程建模中进行人机交互的一些设计思想， 在此基础上设计并实现了过程建模软件DynaMod． 2过程建模中人机交互的设计思想 在进行过程建模辅助软件的设计时，我们认为应谆循以下设计原则； (1)软件流程应符合过程建模的正常工作流程．人和软件两者中，人是主体．建模辅助软件 要适应人的思路． (z)强化人机交互的功能，充分发挥人的经验和智慧在建模中的作用． (3)人机界面的设计要简洁、直观，操作要方便，操作结果要能够快速、直观地反馈给用户． 按这样的设计原则，我们设计并实现了过程建模软件DynaMod． 3过程建模软件DynaMod的特色 通常。过程建摸过程包括以下步骤。 (1)实验设计．包括选择输入信号的参数，采样时间，实验数据长度等． (2)进行实验，取得测试数据． (3)测试数据的预处理．如数据的零均值化，滤除高频噪声等． 信息与控制 28卷 (4)选择辨识算法参数(如纯滞后门限等)，进行模型辨识． (5)模型校验． 过程建模软件帮助用户进行其中后3步的工作． 3．1数据预处理 数据预处理是为辨识算法的实旅作准备．由于测试数据中噪声的存在，可能使辨识算法辨 识效果下降甚至发散，所以必须尽可能滤除数据中的噪声． 由于在实际过程中噪声的多样性和测试工作的特点，除了常用的一阶、二阶低通滤波外， 我们还设计了以下几种预处理方法： (1)手工修改．-用于处理测试数据中少量出现的短时大幅值扰动，用户可以直接将该点数 + 据拖动到用户认为正常的位置． (2)剔除无效数据．由于在测试实施过程中，测试人员通常希望得到较长时段的测试数 据，经常在出现太的扰动后才不得不结束测试，所以测试数据后部往往含有大的扰动．这种顶 处理直接从测试数据中剔除出现大扰动的数据段． ’ (3)多点均值滤波．常用的一阶、二阶低通滤波在滤除高频噪声的同时，也改变了过程本 身的响应数据．多点均值滤波是一种事后滤波方法，在滤除高频噪声的同时对过程响应数据的 影响远远小于常用的一阶、二阶低通滤波． 数据预处理的人机界面均以不同颜色的曲线显示滤波前和滤波后的数据，用户改变滤波 参数后马上更新