1.一种二输入二输出网络控制系统随机时延的SPC方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
对于闭环控制回路1:
(1).当传感器S1节点被周期为h1的采样信号触发时,将采用方式A进行工作;
(2).当控制器C1节点被反馈信号y1(s)触发时,将采用方式B进行工作;
(3).当执行器A1节点被信号e1(s)触发时,将采用方式C进行工作;
对于闭环控制回路2:
(4).当传感器S2节点被周期为h2的采样信号触发时,将采用方式D进行工作;
(5).当控制器C2节点被反馈信号y2(s)触发时,将采用方式E进行工作;
(6).当执行器A2节点被信号e2(s)触发时,将采用方式F进行工作;
方式A的步骤包括:
A1:传感器S1节点工作于时间驱动方式,其触发信号为周期h1的采样信号;
A2:传感器S1节点被触发后,对被控对象G11(s)的输出信号y11(s)和被控对象交叉通道传递函数G12(s)的输出信号y12(s)进行采样,并计算出闭环控制回路1的系统输出信号y1(s),且y1(s)=y11(s)+y12(s);
A3:将反馈信号y1(s),通过闭环控制回路1的反馈网络通路向控制器C1节点传输,反馈信号y1(s)将经历网络传输时延τ2后,才能到达控制器C1节点;
方式B的步骤包括:
B1:控制器C1节点工作于事件驱动方式,被反馈信号y1(s)所触发;
B2:在控制器C1节点中,将闭环控制回路1的系统给定信号x1(s),与反馈信号y1(s)相加并相减后,得到信号,即e1(s)=x1(s)+y1(s)-y1(s)=x1(s);
B3:将信号e1(s)通过闭环控制回路1的前向网络通路单元向执行器A1节点传输,e1(s)将经历网络传输时延τ1后,才能到达执行器A1节点;
方式C的步骤包括:
C1:执行器A1节点工作于事件驱动方式,被信号e1(s)所触发;
C2:将信号e1(s)与反馈信号y1(s)相减得到信号e3(s),即e3(s)=e1(s)-y1(s);对e3(s)实施控制算法C1(s),得到控制信号u1(s);
C3:将控制信号u1(s)与来自于闭环控制回路2执行器A2节点的输出信号u2p(s)通过动态前馈控制器D12(s)的输出信号ud12(s)相减得到信号u1p(s),即u1p(s)=u1(s)-ud12(s);
C4:将信号u1p(s)作用于被控对象G11(s)得到其输出值y11(s);将信号u1p(s)作用于被控对象交叉通道传递函数G21(s)得到其输出值y21(s);从而实现对被控对象G11(s)和G21(s)的动态前馈控制加SPC,同时实现对网络时延τ1和τ2的补偿与控制;
方式D的步骤包括:
D1:传感器S2节点工作于时间驱动方式,其触发信号为周期h2的采样信号;
D2:传感器S2节点被触发后,对被控对象G22(s)的输出信号y22(s)和被控对象交叉通道传递函数G21(s)的输出信号y21(s)进行采样,并计算出闭环控制回路2的系统输出信号y2(s),且y2(s)=y22(s)+y21(s);
D3:将反馈信号y2(s),通过闭环控制回路2的反馈网络通路向控制器C2节点传输,反馈信号y2(s)将经历网络传输时延τ4后,才能到达控制器C2节点;
方式E的步骤包括:
E1:控制器C2节点工作于事件驱动方式,被反馈信号y2(s)所触发;
E2:在控制器C2节点中,将闭环控制回路2的系统给定信号x2(s),与反馈信号y2(s)相加并相减后,得到信号e2(s),即e2(s)=x2(s)+y2(s)-y2(s)=x2(s);
E3:将信号e2(s)通过闭环控制回路2的前向网络通路单元向执行器A2节点传输,e2(s)将经历网络传输时延τ3后,才能到达执行器A2节点;
方式F的步骤包括:
F1:执行器A2节点工作于事件驱动方式,被信号e2(s)所触发;
F2:将信号e2(s)与反馈信号y2(s)相减得到信号e4(s),即e4(s)=e2(s)-y2(s);对e4(s)实施控制算法C2(s),得到控制信号u2(s);
F3:将控制信号u2(s)与来自于闭环控制回路1执行器A1节点的输出信号u1p(s)通过动态前馈控制器D21(s)的输出信号ud21(s)相减得到信号u2p(s),即u2p(s)=u2(s)-ud21(s);
F4:将信号u2p(s)作用于被控对象G22(s)得到其输出值y22(s);将信号u2p(s)作用于被控对象交叉通道传递函数G12(s)得到其输出值y12(s);从而实现对被控对象G22(s)和G12(s)的动态前馈控制加SPC,同时实现对网络时延τ3和τ4的补偿与控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:从TITO-NCS结构上,实现系统不包含控制回路1和控制回路2中所有网络时延的预估补偿模型,从而免除对节点之间网络时延τ1和τ2,以及τ3和τ4的测量、估计或辨识,免除对节点时钟信号同步的要求。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:从TITO-NCS结构上实现,对网络时延补偿方法的实施,与具体控制策略C1(s)和C2(s)的选择无关;与具体网络通信协议的选择无关。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:采用动态前馈控制器D12(s),可以降低来自闭环控制回路2的干扰信号u2p(s)通过交叉干扰通道G12(s)对闭环控制回路1动态性能的影响,同时D12(s)兼有解耦控制作用;采用动态前馈控制器D21(s),可以降低来自闭环控制回路1的干扰信号u1p(s)通过交叉干扰通道G21(s)对闭环控制回路2动态性能的影响,同时D21(s)兼有解耦控制作用。