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陶瓷梭式窑有限状态机建模
时间:[2017/5/26]

   有限状态机是指系统中存在有限个状态,当事件发生时,这些有限个状态进行转移和动作的数学模型。因而,状态的变化是由事件驱动,该事件可以是外部输入的信号,也可以是系统内部的信号,并且在任一时刻,系统只能处于其中的一个状态。在陶瓷梭式窑中,温度的上升过程可分为各个阶段的工作状态,而在温度上升的过程中,喷嘴的个数的逐个增加又可视为外部输入的信号,所以,陶瓷梭式窑的生产过程既受时间信号驱动,又受离散时间信号驱动,可以通过有线状态机将烧制过程进行建模。

  一个完整的有限状态机的设计,应该包括3元素的设计:状态、时间、动作。状态是一种模式,它用于描述事件驱动的系统,其基于事件和条件而改变,系统在接收到事件时,就会产生对应的动作。动作时状态间转换的一部分,它是基于状态的活动情况执行,并指示状态的变化。

  在有限状态机中,可以通过一种状态转换到另一种状态的条件,并对可转换的状态提供状态迁移事件,从而构造出状态迁移图。在stateflow中,状态和状态转换是最基本的元素,有限状态机的示意图如下图所示,图中C表示Condition。

  针对以上陶瓷梭式窑烧制过程的特征,采用有限状态进行建模。系统大致分为两个状态,即梭式窑的工作状态和停止状态。工作状态作为三个不同温度状态(High,Middle,Low)的父状态,Low表示低温阶段,Middle表示氧化还原其,High表示高温期。领用Stateflow建模如图所示:

  上图为某种陶瓷梭式窑烧制过程Stateflow模型。当梭式窑处于工作状态时,首先是四个喷嘴开始工作,即窑温处于低温阶段;当温度达到800摄氏度时,另两个喷嘴开始工作,此时共有六个喷嘴同时工作,即窑温处于氧化还原期;当温度达到940摄氏度时,最后两个喷嘴开始工作,此时共有8个喷嘴同时工作,即窑温进入高温期。

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