本發(fā)明屬于等離子體控制，具體涉及一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法。

背景技術(shù)：

1、托卡馬克裝置通過磁約束將等離子體化的聚變物質(zhì)約束在真空室中，并通過輔助手段加熱等離子體使之達到核聚變反應(yīng)條件，釋放出聚變能。加熱的等離子體高溫高壓，對其進行實時精準的控制是實現(xiàn)磁約束核聚變的重要技術(shù)條件之一。

2、適用于托克馬克實驗的等離子體控制系統(tǒng)(pcs)從系統(tǒng)啟動到放電實驗的全生命周期中包含了復(fù)雜的流程。每個系統(tǒng)階段都執(zhí)行不同的任務(wù)。在東方超環(huán)(east)中，pcs對系統(tǒng)狀態(tài)的處理是粗粒度和孤立的，系統(tǒng)使用了一個簡單狀態(tài)機稱為鎖定服務(wù)器。這個服務(wù)接收各種事件的通知，并通過改變pcs的狀態(tài)來響應(yīng)事件。在這個系統(tǒng)中，系統(tǒng)被分為了空閑，初次鎖定，最終鎖定，放電中等幾個狀態(tài)?？梢钥闯銎淞鞒炭刂剖菃尉€的，沒有對并行的子組件內(nèi)部狀態(tài)的支持。

3、對于新型的分布式等離子體控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的流程復(fù)雜，個別組件或子系統(tǒng)存在上下或并行關(guān)系的子流程。傳統(tǒng)的簡單狀態(tài)機不能滿足需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，通過流程調(diào)度組件及其消息事件分發(fā)的機制實現(xiàn)了在分布式的控制框架下對系統(tǒng)流程進行統(tǒng)一管理，多層狀態(tài)機很好的適配了托卡馬克等離子體放電實驗的需求，提供了穩(wěn)定可靠的流程控制和合適的流程粒度，使得控制流程清晰靈活，易于擴展和修改。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，包括有以下方法步驟：

3、s1、系統(tǒng)由多個組件構(gòu)成，其中流程調(diào)度組件維護系統(tǒng)工作流運行，它包含了核心狀態(tài)機，其余組件運行自己的狀態(tài)機，即子狀態(tài)機，核心狀態(tài)機維護系統(tǒng)頂層狀態(tài)，同時調(diào)配外部組件的子狀態(tài)機；

4、s2、流程調(diào)度組件與外部組件的接口統(tǒng)一由消息定義，組件實現(xiàn)消息響應(yīng)所對應(yīng)事件的回調(diào)函數(shù)，執(zhí)行任務(wù)及進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移；

5、s3、流程調(diào)度組件根據(jù)自身狀態(tài)以及外部組件發(fā)來的消息進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移并發(fā)布消息，管理等離子體全局放電流程；

6、s4、外部組件根據(jù)流程調(diào)度組件發(fā)送來的消息執(zhí)行相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，處理自身子狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移并執(zhí)行任務(wù)，也可向流程調(diào)度組件發(fā)布消息，進而改變主流程。

7、可選的，所述s1中流程調(diào)度組件通過zeromq的發(fā)布訂閱模式消息與外部組件連接。

8、可選的，所述zeromq基于字符前綴對消息進行過濾，用點分割的字符串消息作為話題格式。

9、可選的，所述話題格式的命名規(guī)則為：functioncode.component.service.messagename；

10、其中，functioncode部分是標識功能碼，默認為event，表示是事件；component是組件名稱的縮寫，例如wfe(work?flow?engine)；service部分是服務(wù)名稱的縮寫，例如daqservice；messagename是消息名稱。

11、可選的，所述核心狀態(tài)機包括空閑狀態(tài)、初始化狀態(tài)、校正狀態(tài)、就緒狀態(tài)、工作執(zhí)行狀態(tài)以及失敗狀態(tài)。

12、可選的，所述s3的具體步驟如下：

13、s31、首先系統(tǒng)啟動，各個組件進行初始化，此時整個系統(tǒng)未完全啟動；

14、s32、啟動完成后，流程調(diào)度組件進入等待狀態(tài)；

15、s33、等待狀態(tài)中，如果接收到來自配置組件的配置消息，則進入初次鎖定狀態(tài)，此階段由操作員在用戶界面上確認放電配置完畢觸發(fā)；

16、s34、初次鎖定中，用戶再次確認進入最終鎖定，等待開始放電；

17、s35、初次鎖定中，如果需要取消放電，用戶可取消初次鎖定，流程組件進入解鎖狀態(tài)，重新配置放電后重新進入初次鎖定狀態(tài)；

18、s36、最終鎖定中，收到來自總控的觸發(fā)命令進入運行狀態(tài)，開始放電。

19、s37、運行狀態(tài)中，當?shù)竭_配置的結(jié)束時間或因為意外終止時進入結(jié)束狀態(tài)，進行放電后清理工作。

20、s38、任一狀態(tài)中，設(shè)備發(fā)生重大異?；蚱渌付ǖ奶厥鉅顟B(tài)時，系統(tǒng)將進入到失敗狀態(tài)

21、s39、失敗狀態(tài)中，如系統(tǒng)異常得到解除，流程調(diào)度組件可重新進入等待狀態(tài)。

22、可選的，所述s4中外部組件包括子狀態(tài)機，所述子機包括等待狀態(tài)、準備狀態(tài)、放電狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)以及失敗狀態(tài)。

23、可選的，具體包括如下步驟：

24、s41、啟動完畢，組件將進入到等待狀態(tài)；

25、s42、當流程調(diào)度組件進入初次鎖定時，組件子狀態(tài)機進入準備狀態(tài)，處理放電配置，初始化放電；

26、s43、觸發(fā)后進入放電狀態(tài)，組件執(zhí)行等離子體放電過程中的主任務(wù)；

27、s44、在放電結(jié)束完成后，將進入清理狀態(tài)；

28、s45、清理狀態(tài)結(jié)束后，重新進入等待狀態(tài)。

29、s46、任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)致命異常時，進入失敗狀態(tài)，進行本地異常處理并發(fā)布消息給流程控制組件使得主流程也進入異常狀態(tài)。

30、可選的，s4所述子狀態(tài)機流程為典型流程，對于特殊的服務(wù)或控制組件會適當改變。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、本發(fā)明通過流程調(diào)度組件及其消息事件分發(fā)的機制實現(xiàn)了在分布式的控制框架下對系統(tǒng)流程進行統(tǒng)一管理，多層狀態(tài)機很好的適配了托卡馬克等離子體放電實驗的需求，提供了穩(wěn)定可靠的流程控制和合適的流程粒度，使得控制流程清晰靈活，易于擴展和修改。符合當前托卡馬克裝置及其他類似實驗裝置不斷迭代演化的特點。在實驗發(fā)展和技術(shù)進步中可以快速的適應(yīng)。

技術(shù)特征：

1.一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，等離子體控制系統(tǒng)由多個組件構(gòu)成，所述組件包括流程調(diào)度組件和外部組件，其特征在于，包括有以下方法步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述s2中流程調(diào)度組件通過zeromq消息中間件的發(fā)布訂閱模式消息與外部組件通信，每個組件都訂閱自身需要處理的消息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述zeromq消息中間件基于字符前綴對消息進行過濾，用點分割的字符串消息作為話題格式。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述話題格式的命名規(guī)則為：functioncode.component.service.messagename；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述核心狀態(tài)機包括等待狀態(tài)、初步鎖定狀態(tài)、最終鎖定狀態(tài)、解鎖狀態(tài)、運行狀態(tài)，結(jié)束狀態(tài)以及失敗狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述s3的具體步驟如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述s4中外部組件包括子狀態(tài)機，所述子機包括等待狀態(tài)、準備狀態(tài)、放電狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)以及失敗狀態(tài)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述子狀態(tài)機具體包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法，其特征在于，所述子狀態(tài)機流程為典型流程，對于特殊的服務(wù)或控制組件會適當改變。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于等離子體控制技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于多級狀態(tài)機模型的實時控制方法。包括以下方法步驟：S1、系統(tǒng)由多個組件構(gòu)成，其中流程調(diào)度組件維護系統(tǒng)工作流運行；S2、流程調(diào)度組件與外部組件的接口統(tǒng)一由消息定義，組件實現(xiàn)消息響應(yīng)所對應(yīng)事件的回調(diào)函數(shù)，執(zhí)行任務(wù)及進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移；S3、流程調(diào)度組件根據(jù)自身狀態(tài)以及外部組件發(fā)來的消息進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移并發(fā)布消息，管理等離子體全局放電流程；S4、外部組件根據(jù)流程調(diào)度組件發(fā)送來的消息執(zhí)行相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，處理自身子狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移并執(zhí)行任務(wù)，也可向流程調(diào)度組件發(fā)布消息，進而改變主流程。本發(fā)明提供了穩(wěn)定可靠的流程控制和合適的流程粒度，使得控制流程清晰靈活，易于擴展和修改。

技術(shù)研發(fā)人員：袁旗平,黃仲旻,徐根,張睿瑞,黃俊杰,朱建秋
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2