[发明专利]一种基于触发机制的网络串级温度控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于温度控制技术领域，特别涉及一种基于触发机制的网络串级温度控制系统及其控制方法。

背景技术

随着社会和经济发展，许多先进控制技术和方法应用到自动控制系统中。例如网络控制、串级控制等。其中网络控制系统成为自动化和控制领域以及计算、通信领域技术发展的热点之一。网络控制系统具有连线少、扩展方便、易于维护、资源共享、远程控制等优点，已被广泛应用于自动化制造、化工行业、航空航天、电力行业等复杂的工业系统中。

网络引入自动控制系统中，在带来许多优点的同时，也增加了控制系统分析与设计的复杂性，例如由于网络中传输数据较多，在信息传输中，由于网络带宽有限，不可避免的会出现网络传输时延、数据包丢失、网络拥塞等现象。克服网络引入带来的复杂性，是需要考虑的问题。

另外，目前国内外关于控制系统的研究和应用主要是针对单回路控制系统，与单回路控制系统相比，串级控制系统具有更多优点，例如可以提高控制系统性能，尤其是在系统具有外部扰动的情况下，能够及时调整、快速稳定、减少扰动对系统的影响。另外，与单回路控制系统相比，串级控制系统设计时需要考虑更多的问题。

对于网络连接的串级温度控制系统研究的难点在于：网络传输时延、数据包丢失、网络拥塞等现象具有不可预测性，网络的引入可能导致系统性能下降甚至造成系统不稳定，同时也会给控制系统的分析和设计带来困难。

因此，如何提高由于网络引入，造成串级温度控制系统性能下降已成为需要解决的关键问题之一。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上问题，本发明公开了一种基于触发机制的网络串级温度控制系统及方法，其特征在于：包括主控制器，主控制器通过网络与串级控制回路连接的，主控制器还与自校正控制器连接；所述串级控制回路包括外环PID控制回路和内环PID控制回路；

所述外环PID控制回路包括主控制器、副控制器、执行器、副被控对象、主被控对象、主变送器和事件触发器并通过网络连接；

所述内环PID控制回路包括副控制器、执行器、副被控对象和副变送器；

所述自校正控制器包括参数调整器和参数估计器，自校正控制器根据副被控对象的输入和主被控对象的输出在线调整主控制器的参数。

进一步的，所述串级控制回路中，主变送器的输出信号经过基于触发机制的触发器后，再将输出信号和已传送到主控制器的信号进行比较，比较值大于给定的触发机制值，需要将已传送到主控制器的信号进行更新。

进一步的，所述串级控制回路中，主变送器的输出信号经过基于触发机制的触发器后，再将输出信号和已传送到主控制器的信号进行比较，比较值小于或等于给定的触发机制，主控制器不更新输出信号。

进一步的，所述副被控对象的输入和主被控对象的输出通过自校正控制器在线调整控制器的参数。

一种基于触发机制的网络串级温度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：工作于时间驱动方式的主变送器对主被控对象的输出信号x₁(t)进行周期采样；

第二步：主变送器将采样后得到的输出信号x₁(kh)通过外环PID控制回路传输至事件触发器；

第三步：事件触发器根据触发机制对输入的信号进行运算；

第四步：事件触发器的输出信号x₁(t_kh)通过外环PID控制回路网络传输到主控制器，主控制器对输入的信号进行相应的运算后，通过网络传输到副控制器；

第五步：工作于时间驱动方式的副变送器对副被控对象的输出信号x₂(t)进行周期采样，并将得到的信号通过内环PID控制回路传输到副控制器；

第六步：工作于事件驱动方式的副控制器，通过输入的信号触发，副控制器对给定的信号进行相应的运算，得到副控制器的输出信号；

第七步：副控制器节点将输出信号传输到内环PID控制回路的执行器；

第八步：执行器将输入的信号转换成为能够操纵执行器动作的信号，并经硬件改变操纵变量；

第九步：自校正控制器根据副被控对象的输入和主被控对象的输出，通过实时参数估计器和参数调整器，决定是否需要对主控制器的参数进行在线调整；

第十步：返回第一步。

进一步的，所述第三步中具体的触发机制运算公式如下：