The IMC and SPC methods for double input and output NDCS random delay belong to the field of multi input multi output NDCS technology with limited bandwidth resources. In a double input and output signals to influence 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 TITO NDCS lose stability problem based on the real network, the data transmission process between all nodes in NDCS TITO, during which time delay compensation method instead of network model, the circuit implementation of IMC and SPC respectively, 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 the stability of NDCS control performance, improve the quality of the system.
【技术实现步骤摘要】
一种双输入输出NDCS随机时延的IMC和SPC方法
一种双输入输出NDCS(Networkeddecouplingcontrolsystems,NDCS)随机时延的IMC(InternalModelControl,IMC)和SPC(SmithPredictorControl,SPC)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
在分布式控制系统中,传感器与控制器、控制器与执行器之间,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与传统的点对点结构的控制系统相比,具有成本低、易于信息共享、易于扩展与维护、灵活性大等优点,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、无线通信、机器人、智能交通等多个领域。在NCS中,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面临诸多新挑战。尤其是随机网络时延的存在,可降低NCS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、不确定或随机,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,普遍存在的至少包含两个输入与两个输出(Two-inputandtwo ...
【技术保护点】
一种双输入输出NDCS随机时延的IMC和SPC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: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y1b(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】
1.一种双输入输出NDCS随机时延的IMC和SPC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: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y1b(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y2b(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),以及解耦执行器DA1节点的输出信号y11mb(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);A3: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器C1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y1b(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),减去反馈信号y1b(s),得到偏差信号e1(s),即e1(s)=x1(s)-y1b(s);B3:对e1(s)实施IMC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)作用于被控对象预估模型G11m(s)得到其输出值y11mb(s);C3: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);C4: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;C5: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);C6: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,同时实现对网络随机时延τ1和τ2的补偿与IMC;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;D...
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