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陶瓷梭式窯有限狀態(tài)機建模
時間:[2017/5/26]

   有限狀態(tài)機是指系統(tǒng)中存在有限個狀態(tài),當事件發(fā)生時,這些有限個狀態(tài)進行轉(zhuǎn)移和動作的數(shù)學(xué)模型。因而,狀態(tài)的變化是由事件驅(qū)動,該事件可以是外部輸入的信號,也可以是系統(tǒng)內(nèi)部的信號,并且在任一時刻,系統(tǒng)只能處于其中的一個狀態(tài)。在陶瓷梭式窯中,溫度的上升過程可分為各個階段的工作狀態(tài),而在溫度上升的過程中,噴嘴的個數(shù)的逐個增加又可視為外部輸入的信號,所以,陶瓷梭式窯的生產(chǎn)過程既受時間信號驅(qū)動,又受離散時間信號驅(qū)動,可以通過有線狀態(tài)機將燒制過程進行建模。

  一個完整的有限狀態(tài)機的設(shè)計,應(yīng)該包括3元素的設(shè)計:狀態(tài)、時間、動作。狀態(tài)是一種模式,它用于描述事件驅(qū)動的系統(tǒng),其基于事件和條件而改變,系統(tǒng)在接收到事件時,就會產(chǎn)生對應(yīng)的動作。動作時狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的一部分,它是基于狀態(tài)的活動情況執(zhí)行,并指示狀態(tài)的變化。

  在有限狀態(tài)機中,可以通過一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的條件,并對可轉(zhuǎn)換的狀態(tài)提供狀態(tài)遷移事件,從而構(gòu)造出狀態(tài)遷移圖。在stateflow中,狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換是最基本的元素,有限狀態(tài)機的示意圖如下圖所示,圖中C表示Condition。

  針對以上陶瓷梭式窯燒制過程的特征,采用有限狀態(tài)進行建模。系統(tǒng)大致分為兩個狀態(tài),即梭式窯的工作狀態(tài)和停止狀態(tài)。工作狀態(tài)作為三個不同溫度狀態(tài)(High,Middle,Low)的父狀態(tài),Low表示低溫階段,Middle表示氧化還原其,High表示高溫期。領(lǐng)用Stateflow建模如圖所示:

  上圖為某種陶瓷梭式窯燒制過程Stateflow模型。當梭式窯處于工作狀態(tài)時,首先是四個噴嘴開始工作,即窯溫處于低溫階段;當溫度達到800攝氏度時,另兩個噴嘴開始工作,此時共有六個噴嘴同時工作,即窯溫處于氧化還原期;當溫度達到940攝氏度時,最后兩個噴嘴開始工作,此時共有8個噴嘴同時工作,即窯溫進入高溫期。

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