流量控制范文第1篇
化工行業的興起,使得流體的計量與控制顯得日益重要。由于化工流體的強腐蝕性使得各種流量檢測裝置的精度下降甚至損壞,為了保證流體流量的精確控制,企業不得不定期更換價格不菲的流量檢測裝置,這無形給化工企業帶來生產效率不高、產品成本增加、企業資金大量流失等一系列難題。在化工企業中,變頻器常常與計量泵共同完成化工流體的輸送、配比等控制。為此,作者利用變頻調速技術和無感檢測技術研發的變頻流量控制器具有十分重要的現實意義和應用價值。
本文將以DSP(TMS320F2407)為核心,采用矢量控制策略,利用無流量傳感器、空間矢量脈寬調制(SVPWM)等技術,研制一個低成本、高性能、全數字化的變頻流量控制器[2,3]。
2 工程應用中化工流體計量方案及存在問題
目前,化工行業現場使用的流體計量方法主要有2種。
2.1 手輪人工調節
操作者根據固定單位時間內(或每次)計量泵所排出的流量大小,按預先的標定靠手輪人工調節來控制。該方法主要靠操作者的經驗來完成,人工調節費時費力,生產效率低下[4]。此外,在化工企業的有毒環境下,操作人員也不能進入現場去操作手輪,這樣無論在誤差上還是操作上都使得手輪人工調節方法不可通用。
2.2 流量控制器
用流量傳感器及相應控制器去檢測和控制流體流量在化工企業得到廣泛應用,可實現遠程控制、立即測量和精確調節等[5]。通過流量檢測裝置和控制器方案,在很大程度上提高了流體計量的準確度和調節的自動化程度,但由于化工流體具有較強的腐蝕性,流量傳感器必須定期更換,否則計量精度下降,導致產品的廢品率升高。此外,經常更換價值不菲的流量傳感器,這勢必導致企業生產效率下降、生產成本增加及企業資金大量流失。
變頻器在化工流體的傳輸、配比的計量控制中得到廣泛的應用,因其不具備流體計量功能,其應用亦受到一定限制。若將無感檢測技術與變頻調速技術有機融合,這勢必促進流體計量及控制方案進一步優化并推動變頻器行業的技術新突破。
3 無流量傳感器計量原理
3.1 計量原理
以柱塞計量泵為例,其平均流量為[6]
式中:i取值為1,2,3,4時分別表示單作用泵,雙作用泵,三作用泵和四作用泵;A為活塞截面積;L為活塞行程;η為泵的容積效率;f為變頻器頻率;n為電機轉速;p為電機極對數;s為轉差率。
從式(1),式(2)可知,在不考慮壓力、介質粘度等因素情況下,各參數一定時,柱塞泵的平均流量Q理論上與變頻器輸出頻率f成正比。
3.2 流量補償
電動機在勻速運行狀態下,因轉差恒定,柱塞泵的平均流量Q理論上與變頻器輸出頻率f成正比。而電動機在啟動及停機時,因轉差不斷變化,此過程中流量與頻率不成正比,但可通過流量補償法實現流量的精確控制。
電動機運行頻率曲線如圖1所示。電動機在啟動時變頻流量控制器的輸出頻率線性上升,在穩定運行過程中頻率保持不變,在停機時頻率線性下降。如果使啟動時間t1與停機時間t3相同,則電機啟動和停機時流量可實現互補,即可得出總的流量:Q總=Q平均×(t1+t2),總的運行時間亦可確定。
4 系統硬件設計
為使變頻流量控制器結構簡單、工作可靠,采用TI公司的TMS320LF2407 DSP作為控制電路核心,與智能功率模塊一起構成交-直-交變頻流量控制器電路,其總體框圖如圖2所示,主要由主電路及控制電路組成。
4.1 系統主電路
主電路由三相全波整流器、充電限流電阻R1,濾波電容C、電源指示電路、電壓檢測電路、制動電路和三相逆變器構成[7],如圖3所示。
輸入三相交流電源經二極管三相橋式整流,以減小諧波對電網的影響;濾波電路采用電容濾波;直流母線電壓經簡單的電阻分壓進行采樣;系統制動時采用R5吸收能量;逆變部分則采用集成化的智能功率模塊IPM,以大大簡化電路的復雜性,并提高系統的可靠性。
4.2 系統控制電路
控制電路主要由TMS320LF2407,IS61C6416,AT93C56,LED顯示,操作面板,外控端子,上位機控制和模擬控制接口等組成[8]。
控制電路的主要功能是根據設定的頻率值或流量值,生成SVPWM波形和計算系統運行時間,變頻流量控制器還具有面板操作及數碼顯示功能、外部控制功能、數模輸出及上位機接口功能、輔助保護功能、制動功能、電位器調頻功能、外部RAM及EEPROM的讀寫操作等諸多控制功能。在設計控制回路時主要考慮:1)6路PWM脈沖輸出到IPM模塊時,需將輸出信號線接5.1 kΩ下拉電阻,以保證在輸出信號端出現斷路故障時,能及時關斷IGBT;2)外控端子及輸出端子需有隔離和限幅措施;3)遠距離設計控制和顯示面板時應有抗干擾措施;4)把IPM故障信號接至DSP的引腳
5 系統軟件
軟件是變頻流量控制器的重要組成部分,其所有功能都是在軟件指揮下完成的,所以軟件設計至關重要。由于此控制器除能完成通用變頻器功能外,還可以實現流體計量功能,程序設計量較大,故在程序設計時采用模塊化結構,使程序清晰,易讀性強。在逆變控制算法上采用基于開關函數的SVPWM控制方法,該方法概念清楚,實現起來簡單方便,而且電壓利用率比傳統的SPWM高15.47%[7]。
5.1 SVPWM實現方法
SVPWM可通過查表法實現,具體如下:首先計算區間[0,2π]內單位調制函數eu的函數值,并將其制作成表格存放在DSP的FLASH存儲器中,以備查用;然后基于開關函數和存儲的eu表格計算出每個載波周期中第1橋臂上管的占空比;最后,再根據占空比大小、載波周期以及電壓頻率關系計算出第1橋臂上管的導通脈寬[9]。同理,在查表時分別將eu表格移相120°和240°,可以計算出第2、3橋臂上管的導通脈寬。由于采用互補觸發方式,因此3個下管的導通脈寬不需要重復計算。
5.2 軟件設計
軟件部分主要包括系統資源初始化、用戶變量初始化、片外EEPROM和RAM讀/寫、主程序和PWM逆變中斷等5大部分。其中主程序包括A/D采樣、操作面板掃描、外控功能、故障處理、加減速率計算、目標頻率計算、輸出頻率計算、流量控制、顯示程序等功能模塊;逆變中斷程序主要完成三相脈沖寬度計算,包括V/f曲線計算、正弦函數值的查表計算以及轉矩提升功能等;流量控制程序主要完成實時流量的檢測、單位時間流量的累計、泵總工作時間和剩余時間的計算、切斷電源控制等。由于篇幅所限,軟件具體設計在此不再贅述。
6 運行結果
6.1 電動機相電流波形
圖4為變頻流量控制器驅動的Y90S-4TH,1.5 kW三相鼠籠異步電動機上進行聯機運行時,測得電動機相電流的波形。由圖4可見,變頻流量控制器輸出電流波形的正弦度很高,說明輸出電壓的總諧波含量較低,基于開關函數的SVPWM逆變控制方法有效。
6.2 流量統計
圖5為計量誤差曲線,所用的泵為kj10-1 000/1.3,柱塞直徑65 mm,行程長度50 mm;試
驗介質為硫酸、調節方式為自動控制,采樣時間為60 s,額定流量為980 L/h,額定泵速為115r/min。流量標定和計量精確度記錄數據為表1所示。結果顯示反映計量誤差e的3個誤差項——重復性(復現性)誤差Er、穩定性誤差Es和線性誤差Ebmax都在1%以下。
7 結論
變頻流量控制器研制成功后,已在多家化工企業投入使用,運行效果很好。變頻流量控制器實現了化工流體的無感檢測,最大化地提高了企業的生產效率、降低了因定期更換檢測裝置而損失的大量資金。經過實踐應用驗證,證明其性能可靠,控制效果良好,在性能和價格上均能滿足客戶的要求。此外,將變頻調速和流量計量功能合二為一的設計理念,必將推動變頻器行業技術上的新突破。目前,變頻流量控制器的功率范圍為1.5～11 kW、功耗為本機容量的5%、輸出頻率范圍為0～400 Hz、頻率精度誤差為±0.005 Hz、計量范圍為0～9 999萬t等。
摘要：利用無流量檢測技術,研制出一種基于空間矢量的PWM算法的全數字化變頻流量控制器,將變頻調速功能和流體的計量功能有機融合在一起。該控制器主要由主電路和控制電路兩部分組成,采用DSP實現SVPWM波的輸出,有效控制了智能功率模塊IPM,使輸出電流波形的正弦度很高,并且流量計量精度誤差控制在1%以下。研制成功后已在多家化工企業使用,運行效果很好。實踐證明該控制器設計理念新穎、運行穩定可靠,市場應用前景廣闊。
關鍵詞：流量控制器,無流量傳感器,數字信號處理器
參考文獻
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流量控制范文第2篇
1 局域網流量的含義
網絡流量是指基于現行網絡通信協議 , 在網絡傳輸介質上傳送的包括數據包和控制包在內的所有網絡協議包。局域網流量指的就是局域網內部設備之間以及內網和外網 (比如互聯網) 之間進行數據交換所產生的數據通信量。主要包括以下基本內容。
1) 局域網內部交互產生的流量。
2) 訪問互聯網產生的流量。
3) 局域網內某個應用產生的流量。
4) 局域網內某個節點產生的流量。
5) 局域網內某個交換設備及端口的流量。
6) 局域網內某一網段產生的流量。
2 局域網流量管理的必要性
在局域網應用的初期 , 由于應用環境相對簡單 , 一般情況下 , 局域網內部的流量不會構成問題。但是隨著網絡技術的發展和用戶需求的提高 , 網絡通信的業務種類也呈現出多樣化態勢 , 各種應用對帶寬的搶占日益激烈 , 流量異常的現象越來越明顯 , 單純的靠提高帶寬已經不能很好的解決流量異常的問題。我們必須要全方位的從網絡的構建到用戶的上網行為等多個方面對網絡流量加以控制和管理 , 才能提高網絡的性能 , 保障網絡當中核心業務的正常運行。
3 局域網流量異常的原因分析
造成局域網流量異常、網絡性能降低甚至網絡癱瘓的原因大致可概括為以下幾個方面。
3.1 廣播風暴
作為發現未知設備的主要手段 , 廣播在網絡中起著非常重要的作用。但如果是由于網絡拓撲的設計或者連接問題或者其他原因造成數據幀在網段內大量無限制的復制和傳播就會形成廣播風暴 , 致使網絡性能急劇下降甚至癱瘓。
1) 網線短路導致廣播風暴。
壓制網線時沒有做好 , 或者網線表面有磨損導致短路 , 當網線發生短路時 , 交換機將接收到大量的不符合封裝規則的數據包 , 造成交換機處理器工作繁忙 , 正常數據包來不及轉發, 從而導致緩沖區溢出產生丟包現象, 最終形成廣播風暴。
2) 網絡拓撲環引發廣播風暴。
網絡中如果存在環路的話 , 比如將幾個交換機通過雙絞線首尾相連或將雙絞線的兩端插入同一交換機的兩個端口 , 這樣就會造成數據幀在網絡中的重復傳輸 , 引起廣播風暴。
3) 網卡或交換機端口損壞引發廣播風暴。
網卡端口或交換機端口的損壞可造成在網卡和交換機之間形成回路 , 導致交換機與所連接的計算機之間存在大量的廣播包 , 嚴重消耗了交換機的資源 , 最終形成廣播風暴。
4) 蠕蟲病毒引發廣播風暴。
如果網絡當中某計算機感染了蠕蟲病毒 , 那么該計算機發送和接收的數據包會快速增加并通過網絡進行傳播, 消耗大量的網絡帶寬, 導致網絡堵塞, 形成廣播風暴。
5) ARP攻擊導致廣播風暴。
ARP病毒通過偽造IP地址和MAC地址來截獲所在網絡的其它計算機的通信信息 , 使發送數據的設備獲取錯誤的目標MAC地址 , 從而使數據不能正確傳輸到目的主機 , 造成網絡內其它計算機的通信故障。同時ARP病毒在網絡中產生大量的ARP通信量致使網絡阻塞并最終導致廣播風暴。
6) 惡劣環境引發廣播風暴。
不合適的溫度、濕度、震動和電磁干擾等也有可能會使網絡變得不穩定 , 尤其是電磁干擾比較嚴重的環境下很容易造成數據傳輸錯誤從而引發廣播風暴。
3.2 局域網廣播域過大
當局域網的規模過大時 , 網絡中的廣播包會大量增加 , 留給用戶的可用帶寬則會相對減少 , 網絡速度變慢 , 網絡性能降低。
3.3 基于 P2P 技術的數據共享與傳播軟件的使用
網絡上以BT、迅雷為代表的P2P類型的軟件及各種視頻軟件的廣泛使用 , 占用了大量的網絡帶寬 , 導致網絡的擁塞 , 使得一些重要應用程序的運行得不到足夠的帶寬保障。因此 , 有必要采取一定的技術手段對P2P應用進行監測和控制 , 以達到提高服務質量的目的。
4 局域網流量異常的解決方案
4.1 廣播風暴造成流量劇增的應對措施
1) 對于網線短路的情況 , 可使用流量查看軟件查找出現短路的端口 , 也可以通過逐個封閉交換機端口的方式來找出有問題的網線并對之更換。
2) 對于網絡中存在環路的情況 , 可在交換機中配置生成樹協議 , 生成樹協議可以在邏輯上對拓撲形成一種樹狀結構 , 從而避免了環路達到抑制廣播風暴的目的。
3) 對于網卡端口或交換機端口損壞的故障 , 可將計算機連接到交換機能夠正常收發的端口或者使用備用的網卡和交換機。
4) 及時修復計算機的漏洞 , 安裝并更新殺毒軟件以防范感染蠕蟲病毒。對于感染蠕蟲病毒的計算機 , 可在路由器等網絡設備上通過訪問控制列表對之隔離。
5) 對于ARP欺騙攻擊的情況 , 可在路由器和防火墻上開啟ARP攻擊防護功能 , 在計算機上安裝防范ARP攻擊的軟件 , 對局域網內計算機綁定網關的IP和MAC地址。
6) 嚴格執行布線要求 , 在組建網絡時要盡量考慮避免計算機或者網絡介質直接暴露強磁場中 , 如電磁爐、高壓電纜、電源插頭處等。
4.2 針對局域網廣播域過大造成流量劇增的應對措施
當局域網的規模擴大時 , 其廣播域的范圍也會相應的擴大 , 我們可使用VLAN技術來分割廣播域。由于一個VLAN中的廣播不會到達其它VLAN, 這樣可以減少參與廣播風暴的設備數量 , 防止廣播風暴波及整個網絡從而使網絡帶寬得到充分的利用。
4.3 針對基于 P2P 技術軟件的使用造成的網絡流量劇增的應對措施
P2P (peer-to-peer) 是一種具備客戶端和服務器雙重特性的技術 , 可同時作為服務的使用者和提供者 , 用戶在使用P2P軟件下載數據的同時也要上傳數據。由于P2P技術的快速發展 , 現在互聯網上大概有70% 的流量都是P2P的流量 , 網絡上以BT、迅雷為代表的P2P類型的應用以及各種視頻應用等大量使用 , 占用了大量的帶寬資源 , 使得原來一些需要保證的網絡應用受到影響 , 所以有必要對此類軟件從技術手段上加以限制。
我們有兩個辦法對P2P軟件做出限制 , 一是利用局域網流量監控軟件的管理功能 , 二是利用路由器、防火墻上等網絡設備的過濾和流量控制功能。
局域網流量監控軟件經過幾代的發展 , 其功能也越來越完善。不僅可以對局域網的流量構成進行實時分析還可以顯示占用流量的行為 , 如終端用戶的下載、聊天、發送郵件等。當有網絡阻塞和網速變慢等異常情況發生時 , 能夠迅速找出造成網絡流量異常的原因。另外局域網流量監控軟件還可以提供簡單、靈活的多種管理策略 , 對流量和帶寬進行有效的管理 , 或對某種網絡行為進行限制 , 如限制P2P軟件進行下載等。通過局域網流量監控軟件的配置 , 可保證核心業務有足夠的帶寬從而正常運轉。另外 , 我們還可以在路由器、防火墻上通過以下方法達到限制P2P軟件的目的。
1) 封鎖端口。
在路由器上設置訪問控制列表 , 將P2P服務所用的端口封掉 , 從而阻止該服務的正常運行。但是大量的訪問控制列表也占用了路由器的CPU資源 , 影響了其它服務。
2) 封鎖服務器。
搜索提供P2P服務的服務器地址 , 在路由器、交換機等網絡設備上對該地址進行封鎖。不足之處是找到每個服務器的IP地址并對其進行封鎖比較麻煩 , 而且也容易漏掉某些服務器。
3) 在防火墻上做QoS應用配置
(1) 指定接口帶寬。
在QoS/ 接口帶寬中 , 默認帶寬為物理最高支持帶寬。用戶需根據實際帶寬值指定接口上 / 下行帶寬 , 指定接口出口ISP承諾帶寬值。如需使用彈性Qo S功能 , 需點擊開啟彈性QoS全局配置。
(2) 開啟應用識別。
在網絡 / 安全域中針對外網接口所屬安全域啟用應用識別 , 開啟外網安全域的應用識別功能 , 以便對BT、迅雷等軟件做基于應用的QoS控制。
(3) 配置應用QoS策略限制P2P。
配置應用QoS策略 , 限制P2P應用的下行和上行帶寬。
(4) 配置應用QoS策略 , 保障其它應用的正常帶寬。
配置應用QoS策略 , 將HTTP等正常的應用設置在一個合理的帶寬范圍。
通過在防火墻上做QoS應用配置 , 可有效的限制P2P應用所占的網絡帶寬 , 從而合理分配網絡資源 , 保證網絡中核心業務的正常運行。
5 結論
綜上所述 , 對于廣播風暴、病毒發包、ARP欺騙以及用戶使用P2P軟件等行為占用大量帶寬而造成的局域網流量異常的現象 , 我們要采取相應的技術手段包括使用局域網管理軟件來達到維護網絡的目的 , 從而保證網絡的正常運行。伴隨著三網融合、云計算等網絡技術的不斷深入 , 新的網絡應用和網絡威脅也會隨之出現 , 局域網流量的控制與管理也要及時的提供新的解決手段。
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流量控制范文第3篇
稀土萃取是一個較復雜的連續濕法冶金過程,其生產線由幾十到一百多個單級萃取槽串聯構成。在萃取生產中,各種物料被連續泵入,在生產線上形成互相逆向流動的水相和有機相。不同元素分別被萃取到水相和有機相中,在生產線兩端出口得到提煉出來的稀有金屬水化物。要保證出口產品純度就要準確控制這些物料的流量,使被萃組分在萃取生產線上保持一個合適的濃度分布。如果濃度分布偏離了正常工況,產品純度就達不到要求。因此,稀土萃取過程對物料監控系統和流量控制系統的可靠性有較高要求。
盡管我國是稀土大國,但稀土萃取控制系統一直沒有得到很好解決。2002年底國內某高校與江西省某公司共同實施了稀土萃取生產線控制系統攻關課題。系統上線后,首次開車成功,并且控制精度高于工藝要求30%左右。但在系統運行2～3個月時,出現流量計故障和假液位造成的誤測量故障,造成幾次停運維修。針對這些問題,作者提出了一種液位流量互容錯控制方法,有效解決了問題,避免了生產線停產維修,減少了生產損耗。該方法具有一定的普適性,對相關行業具有借鑒意義。
1 控制策略
稀土萃取過程有一個特點,當生產線因某種故障停運維修時,各級萃取槽中的萃取反應還在進行,再啟動時原有的濃度分布就改變了,一般要經過幾小時到十幾小時的調整才能恢復到正常濃度分布狀態。生產線一動就要造成近萬元的損耗,調整時間越長損耗越大。萃取系統運行初期發生了幾次停運維修情況,當時生產線已施工完畢投入運行,地下布線數百條,加上經費制約,要更改系統或增加設備都是極其困難的。作者所面臨的問題是:如何在保持原控制系統結構不變和不增加硬件設備的前提下,避免生產線停運維修。
為此,文中介紹了一種液位流量互容錯控制方法來解決上述難題。液位監控系統和流量控制系統都是工業上常見的開閉環控制系統,液位監控系統一般由超聲波液位計和PLC等構成,是開環系統,流量控制系統由磁力泵、流量計、PLC和變頻器等構成,是閉環系統。通常它們相互獨立,并通過以太網與操作站互聯,如圖1所示。
文中采用控制策略的核心思路是:增加系統輸入信息,通過網絡實現信息共享,利用儲罐和泵的物理關聯,在這兩個控制系統之間建立一種互助關系。當一個系統發生傳感器故障時,由另一個系統暫時替代它,這樣就避免了停產維修。
在生產過程中,液位監控系統有兩種故障:一種是超聲波液位計故障,另一種是 “假液位”導致的誤測量故障,假液位是儲罐內液體因高溫大量揮發對超聲波產生干擾反射所致。流量控制系統的主要故障是流量計故障和泵-電機故障。文中利用多傳感器信息和簡便的診斷方法對這些故障進行判斷,然后通過互容錯控制策略來解決問題。
2 液位流量互容錯控制方法
2.1 增加系統輸入信息
原液位監控系統僅讀取超聲波液位計的測量值來監視當前液位變化及是否超出上下限。原流量控制系統僅輸入流量計的測量值,并通過變頻器來調節泵的轉速以控制送入生產線的物料流量。更改控制策略后,系統增加了天氣、時間、電壓電流及原有的液位和流量等信息來判斷故障。天氣信息由操作人員在工作站上輸入,時間信息由系統內部時鐘得到。這兩個信息用來判斷“假液位”造成的誤測量故障。電壓電流信息通過Profibus總線由變頻器讀回,用于判斷泵-電機故障。獲取這些信息不需要增加額外設備,并可通過網絡共享。
2.2 故障診斷方法
正常情況下,液位測量值是單調緩慢減小的,流量測量值是圍繞設定值輕微波動的。對液位系統來說,如果測量值突然出現較大變化,則說明發生了故障。由實際觀測得知,“假液位”都是發生在天氣高溫晴朗,下午1～5點之間。如果天氣條件和時間條件相符,就可以判斷為誤測量故障。如果不符,則可以判斷是液位傳感器故障。在兩者同時發生的極端條件下,容錯算法將其歸于誤測量故障。
對流量系統來說,如果測量值明顯超出容許控制誤差,則說明流量系統發生故障。如果變頻器電壓電流值正常,液位變化正常,則可判斷為流量計故障。否則可判斷為泵-電機故障。一般來說,泵-電機出現故障的概率很低。
當系統判斷發生故障時,自動啟動容錯控制策略,用正常系統代替故障傳感器來完成它的工作,保持故障系統繼續工作。
2.3 互容錯控制策略
儲罐內物料減少的體積和通過流量計的物料體積是相等的,儲罐的幾何形狀是固定不變的,即單位時間內儲罐液位變化量與流量計測量的累計流量之間存在對應關系,通過這種關系可以實現兩個系統之間的互容錯。當液位監控系統發生故障時,可以通過累計流量和儲罐幾何形狀經計算得到液位變化量。用這個計算值作為液位傳感器測量值就相當于液位傳感器仍在正常工作,這就保證了系統依然具有液位監控功能。同樣,當流量計發生故障時,可以通過液位變化量計算得到流量,用計算值替代流量計測量值,使得流量系統依然保持閉環控制能力。這樣就實現了液位系統和流量系統的互容錯。但在液位系統和流量系統同時發生故障的極端情況下,只能停運檢修。這種策略可以實現傳感器故障容錯,對執行器故障,即泵-電機故障只能診斷,無法實現容錯,因為系統中只有一臺泵。
理想情況下,儲罐任意高度的橫截面都是相同的圓形。根據液位變化量,按照圓柱體幾何公式可以簡便地計算出相應的流量,反之亦然。由于加工誤差,實際儲罐都不是標準圓柱體或多或少有些變形,它的橫截面表現為大小不等的近似橢圓形。特別是這些不規則的橫截面和儲罐高度之間的關系很難用解析模型來描述。按照標準幾何體計算時就會產生一定誤差。儲罐越大,偏離標準幾何體越遠,誤差就越大。誤差積累將導致容錯系統控制精度大大降低。為了克服幾何計算的不足,保證容錯控制系統具有一定控制精度,采用神經網絡計算來替代幾何計算。
2.4 神經網絡計算
液位和流量系統都采用1-8-1結構的BP神經網絡[1]。隱含層神經元節點采用S型函數。網絡權值采用L_M訓練算法。網絡誤差指標(MSE)為10-5。液位系統以累積流量V作為神經網絡輸入,液位高度H作為神經網絡輸出。流量系統與其相反,以液位高度H作為神經網絡輸入,累積流量V作為神經網絡輸出。這些訓練數據都是在正常情況下通過液位和流量系統自動采集的。
稀土萃取生產線上有十幾個儲罐和流量系統,這里以一個儲罐為例說明神經網絡的訓練和驗證過程。
生產線正常運行時,該儲罐的物料流量為18 L/min,調節范圍為14～24 L/min。僅取流量為18 L/min時的(Vi,Hi)作為神經網絡訓練數據,然后根據液位最大高度和最大累計流量,對訓練數據(Vi,Hi)作歸一化處理后輸入神經網絡進行訓練。利用訓練后的液位神經網絡和流量神經網絡就可構成液位流量互容錯控制系統。
對液位容錯系統,在物料流量分別為14,18,24 L/min下,每隔5 min采樣一次,連續測試3 h,得到36組測試數據。
液位容錯系統的液位輸出曲線、液位實測曲線、幾何計算曲線和誤差曲線如圖2和圖3所示。流量容錯系統按照流量調節范圍,按14 L/min→18 L/min→24 L/min的順序,每隔5 min取樣一次,連續測試3 h,也得到36組測試數據。流量容錯系統的流量輸出曲線、流量實測曲線、幾何計算曲線和誤差曲線如圖4和圖5所示。
液位容錯監控算法和流量容錯控制算法如圖6和圖7所示。
3 結果分析
由圖3可知,液位容錯監控系統的測量誤差在0.2～0.7 cm之間,幾何計算誤差在-2.3～-7 cm之間,它們相差10倍左右。采用神經網絡計算使容錯液位系統的監控精度損失很小,能夠滿足誤差小于1 cm的生產要求,而幾何計算方法不能滿足生產要求。由圖3還可看到,它們的誤差隨時間逐漸增大,即液位容錯系統的運行時間不能過長。由圖5可知,流量容錯系統的測量誤差在-1～1.2 L/min之間,幾何計算誤差在-1.5 ～ -2.9 L/min之間,相差約2倍左右。同時,幾何計算誤差隨時間推移變得越來越大,而流量容錯系統的測量值圍繞實測值上下波動,通過加大采樣次數并進行濾波處理可以進一步減小測量誤差。正常流量系統的控制誤差小于0.7%,流量容錯系統的控制誤差約為5%～7%左右,短時內可保持在2%左右。盡管不滿足工藝所要求的1%,但這種容錯能力依然為不停產維修流量計提供了有利條件,遠比停產維修造成的影響要小很多。分析測試數據還可以知道,測試段處于儲罐橫截面逐漸變小部分,所以幾何計算值都處于實測值之上,并且誤差均為負值。容錯系統采用神經網絡計算避免了幾何計算的缺欠。
同樣結構的神經網絡在兩個系統中測量精度差異較大,這是流量和液位之間的物理關系造成的。由ΔV=πr2ΔH可知,ΔH的微小變化可使ΔV產生很大的變化。該儲罐半徑r為1.5 m。如果液位變化量ΔH=0.005 m,那么體積變化量ΔV=62.8 L。這個變化量遠大于流量計的分辨率,即液位高度的較小變化均可被檢測出來。因此,液位容錯系統精度較高,也正是這個原因導致流量容錯系統精度較低。
4 結論
通過容錯控制方法使常規的液位系統和流量系統構成互助的容錯關系,使系統可靠性得到明顯提高。出于控制精度的考慮,該容錯控制系統運行時間不適合超過2 h,因為它的控制誤差隨運行時間的增加不斷變大。但及時更換傳感器也只需30 min左右。從這個意義上說,該容錯控制方法解決了稀土萃取生產線因傳感器故障停產維修問題。該方法具有不改變原控制系統結構和不增加硬件設備的優點,引入的多傳感器信息獲取容易,采用的故障判斷方法和神經網絡方法比較簡便,易于工程實現。在化工、冶金、制藥、水處理等行業中有許多這樣的常規系統,文中提出的容錯控制方法為它們的改進提供了有益的參考案例。
摘要：提出了一種液位流量互容錯控制方法,并利用該方法解決了發生傳感器故障時稀土萃取生產線的停產維修問題,減少了生產損耗。該方法利用多傳感器信息和簡便的診斷技術進行故障診斷,通過容錯控制策略,用正常系統替代故障傳感器來幫助故障系統繼續工作。該容錯控制方法還利用神經網絡來減少容錯系統性能損失,保證容錯系統具有一定控制精度。這種容錯控制策略具有不改變原控制系統結構、不增加設備和簡便易行的特點。該容錯控制方法也可用于其它行業中的類似場合。
關鍵詞：稀土萃取,液位,多傳感器,容錯控制,流量
參考文獻
流量控制范文第4篇
目前, 全球已掀起一股信息高速公路規劃和建設的高潮, 全球有數億人在Internet上進行信息交換和各種業務處理, 互聯網將全世界各行各業的人們緊緊地聯系在一起。Internet上積累了大量信息資源, 這些資源涉及人類面對和從事的各個領域、行業及社會公用服務信息, 成為信息時代全球可共享的最大信息基地。
在跨世紀教育改革中, 世界各國都在加快教育現代化的步伐, 其信息化程度的高低已成為當今世界衡量一個國家綜合國力的重要標志。而作為一個國家人才培養基地的搞笑, 其校園網的建設則更是推進素質教育、迎接知識經濟時代的需要。數字化校園是以數字化信息和網絡為基礎, 在計算機和網絡技術上建立起來的對教學、科研、管理、技術服務、生活服務等校園信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸和應用, 使數字資源得到充分優化利用的一種虛擬教育環境。通過實現從環境 (包括設備, 教室等) 、資源 (如圖書、講義、課件等) 到應用 (包括教、學、管理、服務、辦公等) 的全部數字化。校園網包括網頁的瀏覽、文件下載、視頻點播, 并為用于校園管理的各種應用系統提供了基礎, 如教務管理系統、圖書館管理系統、財務管理系統等等。在傳統校園基礎上構建一個數字空間, 以拓展現實校園的時間和空間維度, 提升傳統校園的運行效率, 擴展傳統校園的業務功能, 最終實現教育過程的全面信息化, 從而達到提高管理水平和效率的目的。
2 校園網絡流量控制的必要性分析
數字化校園的建設, 其應用很大程度上決定于網絡速度, 雖然當前網絡傳送速度較前幾年有了大幅的提升, 達到了百兆級, 甚至有個別高速網絡可以達到千兆級, 但是網絡應用也在逐漸升級。尤其是視頻服務, 由原來的幾百兆級別的電影升級為動輒就是幾個G的高清影視, 而更由于一大批P2P模式工具的應用, 如迅雷、比特下載等大量軟件的應用, 使得網絡繁忙異常, 正當的網絡應用受到影響, 有時甚至會癱瘓。
P2P技術是英文point to point的縮寫, 它是下載術語, 是點對點下載的意思, 意思是在你自己下載的同時, 自己的電腦還要繼續做下載服務上傳數據, 這種下載方式, 人越多速度越快。P2P技術顛覆了以往的下載模式, 使得大家可以隨意地共享資料, 信息傳輸速度得到了極大的提高。從互聯網信息共享意義上來說是一種很好的技術, 但缺點是對你的硬盤損傷比較大 (在寫的同時還要讀) , 還有就是對內存占用較多, 影響電腦運行速度。加上一些學生在線觀看視頻、玩網絡游戲, 從而導致校園網絡的帶寬資源被大量非教學應用所搶占, 嚴重影響了正常教學中的網絡應用。
另外, 還有一些學生私自架設BBS、論壇等應用程序, 若是建起下載的網站, 則對校園網的正常應用影響更甚, 而且由于管理不嚴, 對我國當前的網絡應用監管有著消極的影響。因此, 若校園網的網絡流量不能有效控制, 則使得數字化校園的應用成果則會被竊取, 而正常的網絡應用卻會受到限制。
確保計算機網絡的持續正常運行, 并在計算機網絡運行出現異常時能及時響應和排除故障, 這就需要對校園網絡進行監管, 它是指監督、組織和控制網絡通信服務以及信息處理所必需的各種活動的總稱。網絡監管能夠解決帶寬不合理占用, 網絡擁塞、安全隱患等問題, 以保障關鍵業務的服務質量和提高用戶上網體驗。而其中流量管理控制技術將滲透到網絡的每一個環節, 使未來網絡成為一個可以快速、高效、準確識別網絡中業務流、提供區分服務的智能網絡, 是校園網絡管理的一個重要方面。
3 校園網絡流量控制的措施
(1) 建立實時分析機制發現異常網絡流量。網絡中也經常會出現黑客攻擊、病毒泛濫的情況, 這些從技術層面進行分析和預防非常困難, 但是如果從流量的統計意義上發現其異常, 卻能夠明顯地把握?；ヂ摼W中目前以消耗網絡資源為目的的流量類攻擊發展迅猛, 如果校園網網絡服務器的防護比較薄弱, 對于這種惡意的代碼通過大量的非法連接消耗帶寬, 使接受主機應接不暇, 從而造成拒絕服務。同時大部分的惡意連接都附帶著木馬程序, 使多個計算機相互感染, 造成網絡擁堵。因此, 針對網絡中異常流量分析將有助于網絡管理員發現和解決問題。應建立實時分析機制, 定期查看日志, 針對校園網的出口信息進行管理通過對網絡流量進行實時監控, 以圖形HTML文檔方式顯示給用戶, 是的用戶通過可以直觀地查看流量負載, 便于從主觀上進行判斷, 而且在系統設計中植入流量異常報警功能, 對于異常流量自動報警。
(2) 設置不同應用不同帶寬?？紤]到Web瀏覽校園網絡的主要業務, 因此在帶寬設置上具有相當的優先性。例如, 可以設置web服務的最小帶寬配置為100K、保障帶寬配置為2M、最大帶寬配置為10M。當網絡擁塞時可以給web服務保證2M的帶寬;當網絡空閑時, web服務最大可以使用10M的帶寬;當WEB服務流量很小時, 其它流量可以租用WEB帶寬。對網絡中的迅雷服務設最大帶寬為5M, 其他P2P流量也分別限制在1M以下。這里可對上傳速度做更加嚴格的限制, 甚至將迅雷的上傳速度限制為0, 只下載不上傳, 把p2p的模式變為單向流量進行, 或者在網絡應用高峰期間, 應使P 2 P應用流量占用帶寬不超過總帶寬的30%, 在網絡空閑時間則放開對P2P應用的限制。
(3) 設置IP帶寬上限。為每個IP設置帶寬上限是為防止單個用戶搶占帶寬現象。在學校存在內部I P的現象, 如機房、實訓室等, 因此需要根據使用情況對I P用戶進行分組, 如將其分為教工組、學生組、機房組等, 然后再對每個組的單I P流量作適當的限制, 對于優先級高的如機房組或者教工組設置較大的帶寬限制, 尤其是對于學生宿舍區的帶寬設置較小的帶寬上限, 或者IP帶寬上限也可以采用分時段的方式, 對于晚間可以適當提高學生宿舍區的帶寬上限, 使得同學們可以適當娛樂。連接數限制連接數限制方法與I P限速相似, 根據所作的分組, 對單個IP限制其連接數, 同時應考慮機房單個IP所包括的網點較多, 應適當放寬連接數, 否則可能影響學生機房網絡的正常運行。
摘要：對于校園網用戶而言, 網絡帶寬資源是有限的, 所以網絡流量的控制是校園網正常運行的前提。本文對校園網進行了闡述, 分析了校園網進行流量控制的必要性, 并對流量控制措施進行了探討。
關鍵詞：校園網,流量控制,措施
參考文獻
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流量控制范文第5篇
DDOS是英文Distributed Denial of Service的縮寫, 意思為“分布式拒絕服務”。其結果是導致合法用戶不能夠訪問正常網絡服務。DDOS的攻擊策略側重于通過很多“僵尸主機”向受害主機發送大量看似合法的UDP包, 從而造成網絡阻塞或服務器資源耗盡而拒絕服務, 分布式拒絕服務攻擊一旦被實施, 攻擊網絡包就會猶如洪水般涌向受害主機, 從而把合法用戶的UDP包淹沒, 導致合法用戶無法正常訪問服務器的網絡資源, 因此, 拒絕服務攻擊又被稱之為“洪水式攻擊”。
1 DDOS攻擊的表現形式
DDOS的表現形式主要有兩種, 一種為流量攻擊, 主要是針對網絡帶寬的攻擊, 即大量攻擊包導致網絡帶寬被阻塞, 合法網絡包被虛假的攻擊包淹沒而無法到達主機;另一種為資源耗盡攻擊, 主要是針對服務器主機的攻擊, 即通過大量攻擊包導致主機的內存被耗盡或CPU被內核及應用程序占完而造成無法提供網絡服務。
通過Ping命令, 可以測試是否已經遭到DDOS攻擊。若發現Ping超時或丟包嚴重, 則可能遭受了流量攻擊;若發現和你的主機接在同一交換機上的服務器也訪問不了了, 基本可以確定是遭受了流量攻擊。當然, 這樣測試的前提是你到服務器主機之間的ICMP協議沒有被路由器和防火墻等設備屏蔽, 否則可采取Telnet主機服務器的網絡服務端口來測試, 效果是一樣的。假如平時Ping你的主機服務器和接在同一交換機上的主機服務器都是正常的, 突然都Ping不通了或者是嚴重丟包, 在排除網絡故障因素下, 則肯定是遭受了流量攻擊;一旦遭受流量攻擊, 會發現用遠程終端連接網站服務器會失敗。相對于流量攻擊而言, 資源耗盡攻擊要容易判斷一些, 如果突然發現網站訪問非常緩慢或無法訪問了, 而Ping還可以Ping通, 則很可能遭受了資源耗盡攻擊, 此時若在服務器上用Netstat-na命令觀察到有大量的SYN_RECEIVED、TIME_WAIT、FIN_WAIT_1等狀態存在, 而ES-TABLISHED很少, 則可判定肯定是遭受了資源耗盡攻擊。還有一種屬于資源耗盡攻擊的現象是, Ping自己的網站主機Ping不通或者是丟包嚴重, 而Ping與自己的主機在同一交換機上的服務器則正常, 造成這種原因是網站主機遭受攻擊后導致系統內核或某些應用程序CPU利用率達到100%無法回應Ping命令, 其實帶寬還是有的, 否則就Ping不通接在同一交換機上的主機了。
2 DDOS攻擊的主要類型
2.1 SYN/ACK Flood攻擊:
這種攻擊方法可通殺各種系統的網絡服務, 主要是通過向受害主機發送大量偽造源IP和源端口的SYN或ACK包, 導致主機的緩存資源被耗盡或忙于發送回應包而造成拒絕服務, 由于源都是偽造的故追蹤起來比較困難。少量的這種攻擊會導致主機服務器無法訪問, 但卻可以Ping的通, 在服務器上用Netstat-na命令會觀察到存在大量的SYN_RECEIVED狀態, 大量的這種攻擊會導致Ping失敗、TCP/IP棧失效, 并會出現系統凝固現象, 即不響應鍵盤和鼠標。普通防火墻大多無法抵御此種攻擊。
2.2 TCP全連接攻擊:
這種攻擊是為了繞過常規防火墻的檢查而設計的, 一般情況下, 常規防火墻大多具備過濾Tear Drop、Land等DOS攻擊的能力, 但對于正常的TCP連接是放過的, 可是很多網絡服務程序 (如:I-IS、Apache等Web服務器) 能接受的TCP連接數是有限的, 一旦有大量的TCP連接, 即便是正常的, 也會導致網站訪問非常緩慢甚至無法訪問, TCP全連接攻擊就是通過許多僵尸主機不斷地與受害服務器建立大量的TCP連接, 直到服務器的內存等資源被耗盡而被拖跨, 從而造成拒絕服務, 這種攻擊的特點是可繞過一般防火墻的防護而達到攻擊目的。
2.3 刷Script腳本攻擊:
這種攻擊主要是針對存在ASP、JSP、PHP、CGI等腳本程序, 并調用MSSQLServer、My SQLServer、Oracle等數據庫的網站系統而設計的, 特征是和服務器建立正常的TCP連接, 并不斷的向腳本程序提交查詢、列表等大量耗費數據庫資源的調用, 典型的以小博大的攻擊方法。一般來說, 提交一個GET或POST指令對客戶端的耗費和帶寬的占用是幾乎可以忽略的, 而服務器為處理此請求卻可能要從上萬條記錄中去查出某個記錄, 這種處理過程對資源的耗費是很大的, 常見的數據庫服務器很少能支持數百個查詢指令同時執行, 而這對于客戶端來說卻是輕而易舉的, 因此攻擊者只需通過Proxy代理向主機服務器大量遞交查詢指令, 只需數分鐘就會把服務器資源消耗掉而導致拒絕服務, 常見的現象就是網站慢如蝸牛、ASP程序失效、PHP連接數據庫失敗、數據庫主程序占用CPU偏高。
3 抵御DDOS攻擊的方法
對付DDOS是一個系統工程, 想僅僅依靠某種系統或產品防住DDOS是不現實的, 可以肯定的是, 完全杜絕DDOS目前是不可能的, 但通過適當的措施抵御90%的DDOS攻擊是可以做到的, 基于攻擊和防御都有成本開銷的緣故, 若通過適當的辦法增強了抵御DDOS的能力, 也就意味著加大了攻擊者的攻擊成本, 那么絕大多數攻擊者將無法繼續下去而放棄, 也就相當于成功的抵御了DDOS攻擊。以下是防御DDOS攻擊的幾個方法:
3.1 采用高性能的網絡設備
首先要保證網絡設備不能成為瓶頸, 因此選擇路由器、交換機、硬件防火墻等設備的時候要盡量選用知名度高、口碑好的產品。
3.2 充足的網絡帶寬保證
網絡帶寬直接決定了能抗受攻擊的能力, 假若僅僅有10M帶寬的話, 無論采取什么措施都很難對抗現在的SYNFlood攻擊, 假設網絡帶寬足夠大的話, 那么即使有DDOS攻擊也不會產生網絡阻斷的情況。所以要預防DDOS攻擊的發生, 適度的帶寬也是比較重要的。
3.3 升級主機服務器硬件
在有網絡帶寬保證的前提下, 應盡量提升硬件配置, 要有效對抗每秒10萬個SYN攻擊包, 服務器的配置至少應該為:P4 2.4G/DDR512M/SC-SI-HD, 起關鍵作用的主要是CPU和內存, 若有志強雙CPU的話就更好了, 內存一定要選擇DDR的高速內存, 硬盤要盡量選擇SCSI的, 同時網卡一定要選用3COM或Intel等品質較好產品。
3.4 安裝專業抗DDOS防火墻
在專業維護的工程中, 如果能在出口位置上安裝專業的抗DDOS攻擊的防火墻或者流量清洗設備, 是一種行之有效的辦法。
4 虛假源地址流量控制技術
4.1 對虛假源地址流量的控制策略
通過RPF結合ACL的方式對虛假源地址流量進行控制RPF技術原理是路由器檢查每一個經過路由器的數據包, 當數據包到達網絡接口時, 路由器將檢查該數據包的源IP路由是否在路由項中, 如果沒有, 路由器將丟棄該數據包。
RPF有二種工作模式:松模式和緊模式。松模式是指如果數據包的源IP路由在路由表中則轉發;緊模式是指如果數據包的源IP路由在路由表中, 并且該數據包入接口與路由表中源IP路由轉發接口一致時, 才轉發該數據包。使用緊模式在路由器中存在非對稱路由時, 可能導致誤丟包。因此, 要選用合適的模式。由于設備不支持RPF或者有其他特殊情況, 不能通過RPF實現源地址過濾時, 可以采用ACL方法。相對RPF而言, ACL方法維護和配置量較大。
4.2 對病毒流量的控制策略
病毒流量包括SQL Slammer、沖擊波、振蕩波等。根據協議類型和端口信息對出口流量進行監測, 其中SQL Slammer特征為UDP協議、端口為1434, 沖擊波和振蕩波的特征為TCP協議、端口分別為135、139、445。病毒利用的網絡服務與正常服務重疊, 在現有基于Netflow技術的監測系統中可能產生一定的誤報。
摘要：DDOS意思為“分布式拒絕服務”。其結果是導致合法用戶不能夠訪問正常網絡服務。針對DDOS攻擊與虛假源地址流量控制進行了論述。
關鍵詞：DDOS,形式,控制
參考文獻
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