Two input, two output, NDCS, unknown time delay compensation and IMC method belong to the field of decoupling control system of MIMO network with limited bandwidth resources. According to a two input and two output signals to each other and coupled through decoupling TITO NDCS, due to the network data transmission network delay process generated between the nodes, not only affects the stability of the respective control loops are closed, but will also affect the stability of the whole system, and even lead to loss of stability NDCS TITO the problem, put forward to the real network data transmission process between all nodes in NDCS TITO, during which the network time delay compensation method instead of the model, and the implementation of IMC in the loop, can be exempt from the network delay between nodes of measurement and estimation or identification requirements, reduce the synchronous clock signal, to reduce the impact of network delay on TITO unknown the stability of NDCS control performance, improve the quality of the system.
【技术实现步骤摘要】
一种二输入二输出NDCS未知时延补偿与IMC方法
一种二输入二输出NDCS(Networkeddecouplingcontrolsystems,NDCS)未知时延与IMC(InternalModelControl,IMC)方法,涉及自动控制技术,网络通信技术和计算机技术交叉领域,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
随着网络通信、计算机和控制技术的发展,以及生产过程控制日益大型化、广域化、复杂化及网络化的发展,越来越多的网络技术应用于控制系统。网络控制系统(Networkedcontrolsystems,NCS)是指基于网络的实时闭环反馈控制系统,NCS的典型结构如图1所示。将网络集成到控制系统中取代传统的计算机控制系统中的点对点连线具有很多优点,例如:布线成本降低,电缆重量减少,安装过程简化以及可靠性提高,便于实现系统诊断和维护,提高系统的柔性.但是,在反馈控制回路中加入通信网络的同时,也增加了控制系统分析和设计的复杂性。由于网络时延、数据丢包以及网络拥塞等现象的存在,使得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,国内外对于NCS的研究,主要是针对单输入单输出(Single-inputandsingle-output,SISO)网络控制系统,分别在网络时延恒定、未知或随机,网络时延小于一个采样周期或大于一个采样周期,单包传输或多包传输,有无数据包丢失等情况下,对其进行数学建模或稳定性分析与控制。但是,针对实际工业过程中,普遍存在的至少 ...
【技术保护点】
一种二输入二输出NDCS未知时延补偿与IMC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).当控制器C1节点被反馈信号y1(s)触发时,将采用方式B进行工作;(3).当解耦执行器DA1节点被IMC信号u1(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道
【技术特征摘要】
1.一种二输入二输出NDCS未知时延补偿与IMC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).当控制器C1节点被反馈信号y1(s)触发时,将采用方式B进行工作;(3).当解耦执行器DA1节点被IMC信号u1(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp12(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).当控制器C2节点被反馈信号y2(s)触发时,将采用方式E进行工作;(6).当解耦执行器DA2节点被IMC信号u2(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp21(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)进行采样,并计算出闭环控制回路1的系统输出信号y1(s),且y1(s)=y11(s)+y12(s);A3:将反馈信号y1(s),通过闭环控制回路1的反馈网络通路向控制器C1节点传输,反馈信号y1(s)将经历网络传输时延τ2后,才能到达控制器C1节点;方式B的步骤包括:B1:控制器C1节点工作于事件驱动方式,被反馈信号y1(s)所触发;B2:在控制器C1节点中,将闭环控制回路1的系统给定信号x1(s),与反馈信号y1(s)相加并相减后,得到信号e1(s),即e1(s)=x1(s)+y1(s)-y1(s)=x1(s);B3:对e1(s)实施内模控制算法C1IMC(s),得到IMC信号u1(s);B4:将IMC信号u1(s)通过闭环控制回路1的前向网络通路单元向解耦执行器DA1节点传输,IMC信号u1(s)将经历网络传输时延τ1后,才能到达解耦执行器DA1节点;方式C的步骤包括:C1:解耦执行器DA1节点工作于事件驱动方式,被IMC信号u1(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp12(s)所触发;C2:将IMC信号u1(s)作用于交叉解耦通道P21(s)单元得到其输出信号yp21(s);C3:将信号yp21(s)通过交叉解耦网络传输通道单元,向闭环控制回路2的解耦执行器DA2节点传输;信号yp21(s)将经历网络传输时延τ21后,才能到达解耦执行器DA2节点;C4:将IMC信号u1(s)与来自于闭环控制回路2解耦执行器DA2节点的IMC信号u2(s)通过交叉解耦通道P12(s)单元及交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp12(s)相减得到信号u1p(s),即u1p(s)=u1(s)-yp12(s);C5:将信号u1p(s)作用于被控对象G11(s)得到其输出值y11(s);将信号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)的解耦与控制,同时实现对网络未知时...
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