【技术实现步骤摘要】
一种SPC与二自由度IMC的TITO-NDCS未知网络时延补偿方法
一种SPC(Smithpredictorcontrol,SPC)与二自由度IMC(Internalmodelcontrol,IMC)的TITO(Two-inputandtwo-output,TITO)网络解耦控制系统(Networkeddecouplingcontrolsystems,NDCS)未知网络时延补偿方法,涉及自动控制技术、网络通信技术和计算机技术的交叉领域,尤其涉及带宽资源有限的多输入多输出网络解耦控制系统
技术介绍
通过实时通信网络构成的闭环反馈控制系统,称为网络控制系统(Networkedcontrolsystems,NCS),NCS的典型结构如图1所示。NCS突破传统控制系统在空间物理位置上的限制,将系统单元改用网络连接,使智能现场设备集成一体化、业务管理网络化,实现结构网络化、节点智能化、控制现场化、功能分散化、系统开放化及产品集成化。与传统的点对点控制模式相比,网络化的控制模式减少布线成本、方便设备维护、增强系统的抗干扰性能、提高数据传输的可靠性、共享网络信息资源等。近年来已被广泛应用于过程自动化、制造业自动化、航空航天、机器人、智能交通等多个领域。在NCS中,由于网络带宽受限,网络诱导时延以及参数不确定性等因素对系统性能和稳定性的影响,使得NCS的分析和综合变得更加困难,NCS面临诸多新的挑战,尤其是未知网络时延的存在,可降低NCS的控制质量,甚至使系统失去稳定性,严重时可能导致系统出现故障。目前,国内外关于NCS的研究,主要是针对单输入单输出(Singl ...
【技术保护点】
一种SPC与二自由度IMC的TITO‑NDCS未知网络时延补偿方法,其特征在于该方法包括以下步骤:对于闭环控制回路1:(1).当传感器S1节点被周期为h
【技术特征摘要】
1.一种SPC与二自由度IMC的TITO-NDCS未知网络时延补偿方法,其特征在于该方法包括以下步骤:对于闭环控制回路1:(1).当传感器S1节点被周期为h1的采样信号触发时,将采用方式A进行工作;(2).当控制解耦器CD1节点被反馈信号y1b(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号yp12(s)触发时,将采用方式B进行工作;(3).当执行器A1节点被控制解耦信号u1p(s)触发时,将采用方式C进行工作;对于闭环控制回路2:(4).当传感器S2节点被周期为h2的采样信号触发时,将采用方式D进行工作;(5).当控制解耦器CD2节点被反馈信号y2b(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号yp21(s)触发时,将采用方式E进行工作;(6).当执行器A2节点被控制解耦信号u2p(s)触发时,将采用方式F进行工作;方式A的步骤包括:A1:传感器S1节点工作于时间驱动方式,其触发信号为周期h1的采样信号;A2:传感器S1节点被触发后,对被控对象G11(s)的输出信号y11(s)和被控对象交叉通道传递函数G12(s)的输出信号y12(s),以及执行器A1节点的输出信号y11mb(s)和y12mb(s)进行采样,并计算出闭环控制回路1的系统输出信号y1(s)和反馈信号y1b(s),且y1(s)=y11(s)+y12(s)和y1b(s)=y1(s)-y11mb(s)-y12mb(s);A3:传感器S1节点将反馈信号y1b(s),通过闭环控制回路1的反馈网络通路向控制解耦器CD1节点传输,反馈信号y1b(s)将经历网络传输时延τ2后,才能到达控制解耦器CD1节点;方式B的步骤包括:B1:控制解耦器CD1节点工作于事件驱动方式,被反馈信号y1b(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号yp12(s)所触发;B2:在控制解耦器CD1节点中,将闭环控制回路1的系统给定信号x1(s),减去反馈信号y1b(s)和被控对象交叉通道传递函数预估模型G12m(s)的输出值y12ma(s)以及减去被控对象预估模型G11m(s)的输出值y11ma(s),得到系统偏差信号e1(s),即e1(s)=x1(s)-y1b(s)-y12ma(s)-y11ma(s);B3:对e1(s)实施控制算法C1(s),得到控制信号u1(s);B4:将控制信号u1(s),减去来自于控制解耦器CD2节点通过解耦通道传递函数P12(s)和网络通路单元传输过来的信号yp12(s),得到控制解耦信号u1p(s),即u1p(s)=u1(s)-yp12(s);将u1p(s)作用于被控对象预估模型G11m(s)得到其输出值y11ma(s);B5:将yp12(s)作用于传递函数1/P12(s)得到其输出值u2pm(s),将u2pm(s)作用于被控对象交叉通道传递函数预估模型G12m(s)得到其输出值y12ma(s);B6:将u1p(s)作用于解耦通道传递函数P21(s),并将P21(s)的输出信号yp21(s)通过网络通路单元向控制解耦器CD2节点传输,yp21(s)将经历网络传输时延τ21后,才能到达控制解耦器CD2节点;B7:将控制解耦信号u1p(s),通过闭环控制回路1的前向网络通路单元向执行器A1节点传输,u1p(s)将经历网络传输时延τ1后,才能到达执行器A1节点;方式C的步骤包括:C1:执行器A1节点工作于事件驱动方式,被控制解耦信号u1p(s)所触发;C2:将控制解耦信号u1p(s)作用于被控对象预估模型G11m(s)得到其输出值y11mb(s);将来自于闭环控制回路2的前向网络通路单元的控制解耦信号u2p(s)作用于被控对象交叉通道传递函数预估模型G12m(s)得到其输出值y12mb(s);C3:将控制解耦信号u1p(s)作用于被控对象G11(s)得到其输出值y11(s);将控制解耦信号u1p(s)作用于被控对象交叉通道传递函数G21(s)得到其输出值y21(s);从而实现对被控对象G11(s)和G21(s)的解耦与SPC,同时实现对未知网络时延τ1和τ2的补偿;方式D的步骤包括:D1:传感器S2节点工作于时间驱动方式,其触发信号为周期h2的采样信号;D2:传感器S2节点被触发后,对被控对象G22(s)的输出信号y22(s)和被控对...
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