[發明專利]一種兩輸入兩輸出網絡解耦控制系統未確知時延IMC方法

在審

• 申請號: 201710383914.4
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN106970534A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 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

1.一種兩輸入兩輸出網絡解耦控制系統未確知時延IMC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CD節點被反饋信號y_1b(s)觸發時，將采用方式B進行工作；

(3).當執行器A1節點被控制解耦信號u_1p(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CD節點被反饋信號y₂(s)觸發時，將采用方式E進行工作；

(6).當執行器A2節點被控制解耦信號u_2p(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)，以及執行器A1節點的輸出信號y_11mb(s)和y_12mb(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)和反饋信號y_1b(s)，且y₁(s)＝y₁₁(s)+y₁₂(s)和y_1b(s)＝y₁(s)-y_11mb(s)-y_12mb(s)；

A3:傳感器S1節點將反饋信號y_1b(s)，通過閉環控制回路1的反饋網絡通路向控制解耦器CD節點傳輸，反饋信號y_1b(s)將經歷網絡傳輸時延τ₂后，才能到達控制解耦器CD節點；

方式B的步驟包括：

B1:控制解耦器CD節點工作于事件驅動方式，被反饋信號y_1b(s)所觸發；

B2:在控制解耦器CD節點中，將反饋信號y_1b(s)先與被控對象交叉通道傳遞函數預估模型G_12m(s)的輸出y_12ma(s)相加后再與被控對象預估模型G_11m(s)的輸出值y_11ma(s)相減，得到信號y_1c(s)，且y_1c(s)＝y_1b(s)+y_12ma(s)-y_11ma(s)，并將y_1c(s)作用于反饋濾波器F₁(s)得到其輸出值y_F1(s)；將閉環控制回路1系統給定信號x₁(s)減去信號y_F1(s)，得到系統偏差信號e₁(s)，即e₁(s)＝x₁(s)-y_F1(s)；

B3:對e₁(s)實施內模控制算法C_1IMC(s)，得到IMC信號u₁(s)；

B4:將來自于閉環控制回路2中內?？刂扑惴–_2IMC(s)的輸出IMC信號u₂(s)作用于解耦交叉通道傳遞函數P₁₂(s)得到其解耦信號u_p12(s)；將IMC信號u₁(s)與u_p12(s)相減得到閉環控制回路1的控制解耦信號u_1p(s)，即u_1p(s)＝u₁(s)-u_p12(s)；

B5:將解耦信號u_p12(s)作用于被控對象預估模型G_11m(s)得到其輸出值y_11ma(s)；將來自于閉環控制回路2輸出的控制解耦信號u_2p(s)作用于被控對象交叉通道傳遞函數預估模型G_12m(s)得到其輸出值y_12ma(s)；

B6:將控制解耦信號u_1p(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_1p(s)將經歷網絡傳輸時延τ₁后，才能到達執行器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，被控制解耦信號u_1p(s)所觸發；

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)；將來自于閉環控制回路2的前向網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)的解耦與二自由度IMC，同時實現對未確知網絡時延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解耦器CD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CD節點；

方式E的步驟包括：

E1:控制解耦器CD節點工作于事件驅動方式，被反饋信號y₂(s)所觸發；

E2:在控制解耦器CD節點中，將閉環控制回路2的系統給定信號x₂(s)，與反饋信號y₂(s)實施先加后減，得到系統偏差信號e₂(s)，即e₂(s)＝x₂(s)+y₂(s)-y₂(s)＝x₂(s)；

E3:對e₂(s)實施內?？刂扑惴–_2IMC(s)，得到IMC信號u₂(s)；

E4:將來自于閉環控制回路1中內?？刂扑惴–_1IMC(s)的輸出IMC信號u₁(s)作用于解耦交叉通道傳遞函數P₂₁(s)得到其解耦信號u_p21(s)；將IMC信號u₂(s)與u_p21(s)相減得到閉環控制回路2的控制解耦信號u_2p(s)，即u_2p(s)＝u₂(s)-u_p21(s)；

E5:將控制解耦信號u_2p(s)作用于閉環控制回路1中被控對象交叉通道傳遞函數預估模型G_12m(s)得到其輸出值y_12ma(s)；

E6:將控制解耦信號u_2p(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_2p(s)將經歷網絡傳輸時延τ₃后，才能到達執行器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，被控制解耦信號u_2p(s)所觸發后，將控制解耦信號u_2p(s)作用于閉環控制回路1中被控對象交叉通道傳遞函數預估模型G_12m(s)得到其輸出值y_12mb(s)；

F2: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)的解耦與一個自由度的IMC，同時實現對未確知網絡時延τ₃和τ₄的補償與控制。