[發明專利]一種兩輸入兩輸出NDCS時變時延補償與控制方法

在審

• 申請號: 201710422376.5
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107102628A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 杜鋒
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種兩輸入兩輸出NDCS時變時延補償與控制方法，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C1節點被反饋信號y_1b(s)觸發時，將采用方式B進行工作；

(3).當解耦執行器DA1節點被IMC信號u₁(s)或者被來自交叉解耦網絡傳輸通道單元的輸出信號y_p12(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C2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e₂(s)或者被來自交叉解耦網絡傳輸通道單元的輸出信號y_p21(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)，以及解耦執行器A1節點的輸出信號y_11mb(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)；

A3：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器C1節點傳輸，反饋信號y_1b(s)將經歷網絡傳輸時延τ₂后，才能到達控制器C1節點；

方式B的步驟包括：

B1：控制器C1節點工作于事件驅動方式，被反饋信號y_1b(s)所觸發；

B2：在控制器C1節點中，將y_1b(s)作用于反饋濾波器F₁(s)得到其輸出值y_F1(s)，即y_F1(s)＝F₁(s)y_1b(s)；將閉環控制回路1的系統給定信號x₁(s)，減去y_F1(s)得到偏差信號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IMC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，IMC信號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IMC信號u₁(s)或者被來自交叉解耦網絡傳輸通道單元的輸出信號y_p12(s)所觸發；

C2：將IMC信號u₁(s)作用于被控對象預估模型G_11m(s)得到其輸出值y_11mb(s)；

C3：將IMC信號u₁(s)作用于交叉解耦通道P₂₁(s)單元得到其輸出信號y_p21(s)；

C4：將信號y_p21(s)通過交叉解耦網絡傳輸通道單元，向閉環控制回路2的解耦執行器DA2節點傳輸；信號y_p21(s)將經歷網絡傳輸時延τ₂₁后，才能到達解耦執行器DA2節點；

C5：將IMC信號u₁(s)與來自于閉環控制回路2解耦執行器DA2節點的信號u₂(s)通過交叉解耦通道P₁₂(s)單元及交叉解耦網絡傳輸通道單元的輸出信號y_p12(s)相減得到信號u_1p(s)，即u_1p(s)＝u₁(s)-y_p12(s)；

C6：將信號u_1p(s)作用于被控對象G₁₁(s)得到其輸出值y₁₁(s)；將信號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)的解耦與控制，同時實現對網絡時變時延τ₁和τ₂的補償與二自由度IMC；

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：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C2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C2節點；

方式E的步驟包括：

E1：控制器C2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C2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)相加并相減后，得到信號e₂(s)，即e₂(s)＝x₂(s)+y₂(s)-y₂(s)＝x₂(s)；

E3：將信號e₂(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，e₂(s)將經歷網絡傳輸時延τ₃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e₂(s)或者被來自交叉解耦網絡傳輸通道單元的輸出信號y_p21(s)所觸發；

F2：將信號e₂(s)與反饋信號y₂(s)相減得到信號e₃(s)，即e₃(s)＝e₂(s)-y₂(s)；對e₃(s)實施控制算法C₂(s)，得到控制信號u₂(s)；

F3：將信號u₂(s)作用于交叉解耦通道P₁₂(s)單元得到其輸出信號y_p12(s)；

F4：將信號y_p12(s)通過交叉解耦網絡傳輸通道單元，向閉環控制回路1的解耦執行器DA1節點傳輸；信號y_p12(s)將經歷網絡傳輸時延τ₁₂后，才能到達解耦執行器DA1節點；

F5：將信號u₂(s)與來自于閉環控制回路1解耦執行器DA1節點的IMC信號u₁(s)通過交叉解耦通道P₂₁(s)單元及交叉解耦網絡傳輸通道單元的輸出信號y_p21(s)相減得到信號u_2p(s)，即u_2p(s)＝u₂(s)-y_p21(s)；

F6：將信號u_2p(s)作用于被控對象G₂₂(s)得到其輸出值y₂₂(s)；將信號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)的解耦與控制，同時實現對網絡時變時延τ₃和τ₄的補償與SPC。