[發明專利]一種二輸入二輸出網絡解耦控制系統未知時延補償方法

在審

• 申請號: 201710091225.6
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106814619A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 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

1.一種二輸入二輸出網絡解耦控制系統未知時延補償方法，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).當控制解耦器CD1節點被反饋信號y₁(s)或者被交叉解耦網絡通路單元的輸出信號y_p12(s)所觸發時，將采用方式B進行工作；

(3).當執行器A1節點被信號u_1c(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).當控制解耦器CD2節點被反饋信號y₂(s)或者被交叉解耦網絡通路單元的輸出信號y_p21(s)所觸發時，將采用方式E進行工作；

(6).當執行器A2節點被信號u_2c(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解耦器CD1節點傳輸，反饋信號y₁(s)將經歷網絡傳輸時延τ₂后，才能到達控制解耦器CD1節點；

方式B的步驟包括：

B1：控制解耦器CD1節點工作于事件驅動方式，被反饋信號y₁(s)或者被交叉解耦網絡通路單元的輸出信號y_p12(s)所觸發；

B2：在控制解耦器CD1中，將閉環控制回路1的系統給定信號x₁(s)減去反饋信號y₁(s)得到誤差信號e₁(s)，即e₁(s)＝x₁(s)-y₁(s)；對e₁(s)實施控制算法C₁(s)，得到其輸出信號u₁(s)；將u₁(s)與來自交叉解耦網絡通路單元的輸出信號y_p12(s)相減，得到控制解耦輸出信號u_1a(s)，即u_1a(s)＝u₁(s)-y_p12(s)；將u_1a(s)作用于交叉解耦通道傳遞函數P₂₁(s)得到其輸出信號y_p21(s)；將y_p21(s)通過交叉解耦網絡通路向控制解耦器CD2節點傳輸，信號y_p21(s)將經歷網絡傳輸時延τ₂₁后，才能到達控制解耦器CD2節點；

B3：對反饋信號y₁(s)實施控制算法C₁(s)，得到其輸出信號u_1b(s)；將u_1b(s)與控制解耦輸出信號u_1a(s)相加，得到控制解耦器CD1節點輸出信號u_1c(s)，即u_1c(s)＝u_1a(s)+u_1b(s)；

B4：將信號u_1c(s)通過閉環控制回路1的前向網絡通路單元向執行器A1節點傳輸，u_1c(s)將經歷網絡傳輸時延τ₁后，才能到執行器A1節點；

方式C的步驟包括：

C1：執行器A1節點工作于事件驅動方式，被信號u_1c(s)所觸發；

C2：執行器A1節點被觸發后，將對來自傳感器S1節點的反饋信號y₁(s)實施控制算法C₁(s)，得到其輸出信號u_1d(s)；

C3：將信號u_1c(s)與信號u_1d(s)相減，得到信號u_1f(s)，即u_1f(s)＝u_1c(s)-u_1d(s)；

C4：將信號u_1f(s)作用于被控對象G₁₁(s)得到其輸出值y₁₁(s)；將信號u_1f(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，同時實現對未知網絡時延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)的輸出信號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，并計算閉環控制回路2的系統輸出信號y₂(s)，即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解耦器CD2節點傳輸，反饋信號y₂(s)將經歷網絡傳輸時延τ₄后，才能到達控制解耦器CD2節點；

方式E的步驟包括：

E1：控制解耦器CD2節點工作于事件驅動方式，被反饋信號y₂(s)或者被交叉解耦網絡通路單元的輸出信號y_p21(s)所觸發；

E2：在控制解耦器CD2中，將閉環控制回路2的系統給定信號x₂(s)減去反饋信號y₂(s)得到誤差信號e₂(s)，即e₂(s)＝x₂(s)-y₂(s)；對e₂(s)實施控制算法C₂(s)，得到其輸出信號u₂(s)；將u₂(s)與來自交叉解耦網絡通路單元的輸出信號y_p21(s)相減，得到控制解耦輸出信號u_2a(s)，即u_2a(s)＝u₂(s)-y_p21(s)；將u_2a(s)作用于交叉解耦通道傳遞函數P₁₂(s)得到其輸出信號y_p12(s)；將y_p12(s)通過交叉解耦網絡通路向控制解耦器CD1節點傳輸，信號y_p12(s)將經歷網絡傳輸時延τ₁₂后，才能到達控制解耦器CD1節點；

E3：對反饋信號y₂(s)實施控制算法C₂(s)，得到其輸出信號u_2b(s)；將u_2b(s)與控制解耦輸出信號u_2a(s)相加，得到控制解耦器CD2節點輸出信號u_2c(s)，即u_2c(s)＝u_2a(s)+u_2b(s)；

E4：將信號u_2c(s)通過閉環控制回路2的前向網絡通路單元向執行器A2節點傳輸，u_2c(s)將經歷網絡傳輸時延τ₃后，才能到執行器A2節點；

方式F的步驟包括：

F1：執行器A2節點工作于事件驅動方式，被信號u_2c(s)所觸發；

F2：執行器A2節點被觸發后，將對來自傳感器S2節點的反饋信號y₂(s)實施控制算法C₂(s)，得到其輸出信號u_2d(s)；

F3：將信號u_2c(s)與信號u_2d(s)相減，得到信號u_2f(s)，即u_2f(s)＝u_2c(s)-u_2d(s)；

F4：將信號u_2f(s)作用于被控對象G₂₂(s)得到其輸出值y₂₂(s)；將信號u_2f(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，同時實現對未知網絡時延τ₃和τ₄的補償與控制。