[發明專利]一種雙輸入雙輸出網絡解耦控制系統網絡時延補償方法

在審

• 申請號: 201710090840.5
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106802558A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 杜鋒
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種雙輸入雙輸出網絡解耦控制系統網絡時延補償方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

對于閉環控制回路1：

(1).當傳感器S1節點被周期為h₁的采樣信號觸發時，將采用方式A進行工作；

(2).當控制器C節點被反饋信號y₁(s)觸發時，將采用方式B進行工作；

(3).當解耦執行器DA1節點被信號u₁(s)觸發時，將采用方式C進行工作；

對于閉環控制回路2：

(4).當傳感器S2節點被周期為h₂的采樣信號觸發時，將采用方式D進行工作；

(5).當控制器C節點被反饋信號y₂(s)觸發時，將采用方式E進行工作；

(6).當解耦執行器DA2節點被信號u₂(s)觸發時，將采用方式F進行工作；

方式A的步驟包括：

A1：傳感器S1節點工作于時間驅動方式，其觸發信號為周期h₁的采樣信號；

A2：傳感器S1節點被觸發后，對被控對象G₁₁(s)的輸出信號y₁₁(s)和被控對象交叉通道傳遞函數G₁₂(s)的輸出信號y₁₂(s)進行采樣，并計算出閉環控制回路1的系統輸出信號y₁(s)，且y₁(s)＝y₁₁(s)+y₁₂(s)；

A3：傳感器S1節點將反饋信號y₁(s)，通過閉環控制回路1的反饋網絡通路向控制器C節點傳輸，反饋信號y₁(s)將經歷網絡傳輸時延τ₂后，才能到達控制器C節點；

方式B的步驟包括：

B1：控制器C節點工作于事件驅動方式，被反饋信號y₁(s)所觸發；

B2：在控制器C節點中，將閉環控制回路1的系統給定信號x₁(s)，先減去反饋信號y₁(s)后，再加上y₁(s)，其節點的輸出信號為u₁(s)，且u₁(s)＝x₁(s)-y₁(s)+y₁(s)＝x₁(s)；

B3：將信號u₁(s)通過閉環控制回路1的前向網絡通路單元向解耦執行器DA1節點傳輸，u₁(s)將經歷網絡傳輸時延τ₁后，才能到達解耦執行器DA1節點；

方式C的步驟包括：

C1：解耦執行器DA1節點工作于事件驅動方式，被信號u₁(s)所觸發；

C2：解耦執行器DA1節點被觸發后，將信號u₁(s)與來自傳感器S1節點的反饋信號y₁(s)相減，得到誤差信號e₁(s)，且e₁(s)＝u₁(s)-y₁(s)；

C3：對e₁(s)實施控制算法C₁(s)，得到信號u_1a(s)；

C4：將信號u_1a(s)作用于前向通路P₁₁(s)解耦單元得到其輸出信號u_p11(s)；

C5：將來自閉環控制回路2解耦執行器DA2節點中C₂(s)控制單元的輸出信號u_2a(s)，通過交叉解耦通道傳遞函數P₁₂(s)作用于閉環控制回路1，其P₁₂(s)的輸出信號為u_p12(s)；將信號u_p11(s)與u_p12(s)相加得到控制回路1解耦執行器DA1節點的解耦輸出信號u_1b(s)，且u_1b(s)＝u_p11(s)+u_p12(s)；

C6：將信號u_1b(s)作用于被控對象G₁₁(s)得到其輸出值y₁₁(s)；將信號u_1b(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數G₂₁(s)得到其輸出值y₂₁(s)；從而實現對被控對象G₁₁(s)和G₂₁(s)的解耦與控制，同時實現對網絡時延τ₁和τ₂的補償與控制；

方式D的步驟包括：

D1：傳感器S2節點工作于時間驅動方式，其觸發信號為周期h₂的采樣信號；

D2：傳感器S2節點被觸發后，對被控對象G₂₂(s)輸出信號y₂₂(s)和被控對象交叉通道傳遞函數G₂₁(s)的輸出信號y₂₁(s)進行采樣，并計算出閉環控制回路2的系統輸出信號y₂(s)，且y₂(s)＝y₂₂(s)+y₂₁(s)；

D3：傳感器S2節點將反饋信號y₂(s)，通過閉環控制回路2的反饋網絡通路向控制器C節點傳輸，反饋信號y₂(s)將經歷網絡傳輸時延τ₄后，才能到達控制器C節點；

方式E的步驟包括：

E1：控制器C節點工作于事件驅動方式，被反饋信號y₂(s)所觸發；

E2：在控制器C節點中，將閉環控制回路2的系統給定信號x₂(s)，先減去反饋信號y₂(s)后，再加上y₂(s)，其節點的輸出信號為u₂(s)，且u₂(s)＝x₂(s)-y₂(s)+y₂(s)＝x₂(s)；

E3：將信號u₂(s)通過閉環控制回路2的前向網絡通路單元向解耦執行器DA2節點傳輸，u₂(s)將經歷網絡傳輸時延τ₄后，才能到達解耦執行器DA2節點；

方式F的步驟包括：

F1：解耦執行器DA2節點工作于事件驅動方式，被信號u₂(s)所觸發；

F2：解耦執行器DA2節點被觸發后，將信號u₂(s)與來自傳感器S2節點的反饋信號y₂(s)相減，得到誤差信號e₂(s)，且e₂(s)＝u₂(s)-y₂(s)；

F3：對e₂(s)實施控制算法C₂(s)，得到信號u_2a(s)；

F4：將信號u_2a(s)作用于前向通路P₂₂(s)解耦單元得到其輸出信號u_p22(s)；

F5：將來自閉環控制回路1解耦執行器DA1節點中C₁(s)控制單元的輸出信號u_1a(s)，通過交叉解耦通道傳遞函數P₂₁(s)作用于閉環控制回路2，其P₂₁(s)的輸出信號為u_p21(s)；將信號u_p22(s)與u_p21(s)相加得到控制回路2的解耦執行器DA2節點解耦輸出信號為u_2b(s)，且u_2b(s)＝u_p22(s)+u_p21(s)；

F6：將信號u_2b(s)作用于被控對象G₂₂(s)得到其輸出值y₂₂(s)；將信號u_2b(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數G₁₂(s)得到其輸出值y₁₂(s)；從而實現對被控對象G₂₂(s)和G₁₂(s)的解耦與控制，同時實現對網絡時延τ₃和τ₄的補償與控制。