[發(fā)明專利]一種兩輸入兩輸出網(wǎng)絡解耦控制系統(tǒng)未知時延補償方法

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• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106814617A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)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

1.一種兩輸入兩輸出網(wǎng)絡解耦控制系統(tǒng)未知時延補償方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

對于閉環(huán)控制回路1：

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

(2).當控制解耦器CD1節(jié)點被反饋信號y_1b(s)或者被交叉解耦網(wǎng)絡通路單元的輸出信號y_p12(s)觸發(fā)時，將采用方式B進行工作；

(3).當執(zhí)行器A1節(jié)點被控制解耦信號u_1p(s)觸發(fā)時，將采用方式C進行工作；

對于閉環(huán)控制回路2：

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

(5).當控制解耦器CD2節(jié)點被反饋信號y_2b(s)或者被交叉解耦網(wǎng)絡通路單元的輸出信號y_p21(s)觸發(fā)時，將采用方式E進行工作；

(6).當執(zhí)行器A2節(jié)點被控制解耦信號u_2p(s)觸發(fā)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(jié)點工作于時間驅(qū)動方式，其觸發(fā)信號為周期h₁的采樣信號；

A2：傳感器S1節(jié)點被觸發(fā)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(shù)G₁₂(s)的輸出信號y₁₂(s)，以及執(zhí)行器A1節(jié)點的輸出信號y_11mb(s)和y_12mb(s)進行采樣，并計算出閉環(huán)控制回路1的系統(tǒng)輸出信號y₁(s)和反饋信號y_1b(s)，且y₁(s)＝y(tǒng)₁₁(s)+y₁₂(s)和y_1b(s)＝y(tǒng)₁(s)-y_11mb(s)-y_12mb(s)；

A3：傳感器S1節(jié)點將反饋信號y_1b(s)，通過閉環(huán)控制回路1的反饋網(wǎng)絡通路向控制解耦器CD1節(jié)點傳輸，反饋信號y_1b(s)將經(jīng)歷網(wǎng)絡傳輸時延τ₂后，才能到達控制解耦器CD1節(jié)點；

方式B的步驟包括：

B1：控制解耦器CD1節(jié)點工作于事件驅(qū)動方式，被反饋信號y_1b(s)或者被交叉解耦網(wǎng)絡通路單元的輸出信號y_p12(s)所觸發(fā)；

B2：在控制解耦器CD1節(jié)點中，將閉環(huán)控制回路1的系統(tǒng)給定信號x₁(s)，減去反饋信號y_1b(s)和被控對象預估模型G_11m(s)的輸出值y_11ma(s)以及被控對象交叉通道傳遞函數(shù)預估模型G_12m(s)的輸出值y_12ma(s)，得到系統(tǒng)偏差信號e₁(s)，即e₁(s)＝x₁(s)-y_1b(s)-y_11ma(s)-y_12ma(s)；

B3：對e₁(s)實施控制算法C₁(s)，得到控制信號u₁(s)；

B4：將控制信號u₁(s)，減去來自于控制解耦器CD2節(jié)點通過解耦通道傳遞函數(shù)P₁₂(s)和網(wǎng)絡通路單元傳輸過來的信號y_p12(s)，得到控制解耦信號u_1p(s)，即u_1p(s)＝u₁(s)-y_p12(s)；

B5：將y_p12(s)作用于傳遞函數(shù)1/P₁₂(s)得到其輸出值u_2pm(s)；將u_2pm(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數(shù)預估模型G_12m(s)得到其輸出值y_12ma(s)；

B6：將u_1p(s)作用于被控對象預估模型G_11m(s)得到其輸出值y_11ma(s)；將u_1p(s)作用于解耦通道傳遞函數(shù)P₂₁(s)，并將P₂₁(s)的輸出信號y_p21(s)通過網(wǎng)絡通路單元向控制解耦器CD2節(jié)點傳輸，y_p21(s)將經(jīng)歷網(wǎng)絡傳輸時延τ₂₁后，才能到達控制解耦器CD2節(jié)點；

B7：將控制解耦信號u_1p(s)，通過閉環(huán)控制回路1的前向網(wǎng)絡通路單元向執(zhí)行器A1節(jié)點傳輸，u_1p(s)將經(jīng)歷網(wǎng)絡傳輸時延τ₁后，才能到達執(zhí)行器A1節(jié)點；

方式C的步驟包括：

C1：執(zhí)行器A1節(jié)點工作于事件驅(qū)動方式，被控制解耦信號u_1p(s)所觸發(fā)；

C2：將控制解耦信號u_1p(s)作用于被控對象預估模型G_11m(s)得到其輸出值y_11mb(s)；將來自于閉環(huán)控制回路2的前向網(wǎng)絡通路單元的控制解耦信號u_2p(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數(shù)預估模型G_12m(s)得到其輸出值y_12mb(s)；

C3：將控制解耦信號u_1p(s)作用于被控對象G₁₁(s)得到其輸出值y₁₁(s)；將控制解耦信號u_1p(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數(shù)G₂₁(s)得到其輸出值y₂₁(s)；從而實現(xiàn)對被控對象G₁₁(s)和G₂₁(s)的解耦與控制，同時實現(xiàn)對未知網(wǎng)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(jié)點工作于時間驅(qū)動方式，其觸發(fā)信號為周期h₂的采樣信號；

D2：傳感器S2節(jié)點被觸發(fā)后，對被控對象G₂₂(s)的輸出信號y₂₂(s)和被控對象交叉通道傳遞函數(shù)G₂₁(s)的輸出信號y₂₁(s)，以及執(zhí)行器A2節(jié)點的輸出信號y_22mb(s)和y_21mb(s)進行采樣，并計算出閉環(huán)控制回路2的系統(tǒng)輸出信號y₂(s)和反饋信號y_2b(s)，且y₂(s)＝y(tǒng)₂₂(s)+y₂₁(s)和y_2b(s)＝y(tǒng)₂(s)-y_22mb(s)-y_21mb(s)；

D3：傳感器S2節(jié)點將反饋信號y_2b(s)，通過閉環(huán)控制回路2的反饋網(wǎng)絡通路向控制解耦器CD2節(jié)點傳輸，反饋信號y_2b(s)將經(jīng)歷網(wǎng)絡傳輸時延τ₄后，才能到達控制解耦器CD2節(jié)點；

方式E的步驟包括：

E1：控制解耦器CD2節(jié)點工作于事件驅(qū)動方式，被反饋信號y_2b(s)或者被交叉解耦網(wǎng)絡通路單元的輸出信號y_p21(s)所觸發(fā)；

E2：在控制解耦器CD2節(jié)點中，將閉環(huán)控制回路2的系統(tǒng)給定信號x₂(s)，減去反饋信號y_2b(s)和被控對象預估模型G_22m(s)的輸出值y_22ma(s)以及被控對象交叉通道傳遞函數(shù)預估模型G_21m(s)的輸出值y_21ma(s)，得到系統(tǒng)偏差信號e₂(s)，即e₂(s)＝x₂(s)-y_2b(s)-y_22ma(s)-y_21ma(s)；

E3：對e₂(s)實施控制算法C₂(s)，得到控制信號u₂(s)；

E4：將控制信號u₂(s)，減去來自于控制解耦器CD1節(jié)點通過解耦通道傳遞函數(shù)P₂₁(s)和網(wǎng)絡通路單元傳輸過來的信號y_p21(s)，得到控制解耦信號u_2p(s)，即u_2p(s)＝u₂(s)-y_p21(s)；

E5：將y_p21(s)作用于傳遞函數(shù)1/P₂₁(s)得到其輸出值u_1pm(s)；將u_1pm(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數(shù)預估模型G_21m(s)得到其輸出值y_21ma(s)；

E6：將u_2p(s)作用于被控對象預估模型G_22m(s)得到其輸出值y_22ma(s)；將u_2p(s)作用于解耦通道傳遞函數(shù)P₁₂(s)，并將P₁₂(s)的輸出信號y_p12(s)通過網(wǎng)絡通路單元向控制解耦器CD1節(jié)點傳輸，y_p12(s)將經(jīng)歷網(wǎng)絡傳輸時延τ₁₂后，才能到達控制解耦器CD1節(jié)點；

E7：將控制解耦信號u_2p(s)通過閉環(huán)控制回路2的前向網(wǎng)絡通路單元向執(zhí)行器A2節(jié)點傳輸，u_2p(s)將經(jīng)歷網(wǎng)絡傳輸時延τ₃后，才能到達執(zhí)行器A2節(jié)點；

方式F的步驟包括：

F1：執(zhí)行器A2節(jié)點工作于事件驅(qū)動方式，被控制解耦信號u_2p(s)所觸發(fā)；

F2：將控制解耦信號u_2p(s)作用于被控對象預估模型G_22m(s)得到其輸出值y_22mb(s)；將來自于閉環(huán)控制回路1的前向網(wǎng)絡通路單元的控制解耦信號u_1p(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數(shù)預估模型G_21m(s)得到其輸出值y_21mb(s)；

F3：將控制解耦信號u_2p(s)作用于被控對象G₂₂(s)得到其輸出值y₂₂(s)；將控制解耦信號u_2p(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數(shù)G₁₂(s)得到其輸出值y₁₂(s)；從而實現(xiàn)對被控對象G₂₂(s)和G₁₂(s)的解耦與控制，同時實現(xiàn)對未知網(wǎng)絡時延τ₃和τ₄的補償與控制。