[发明专利]一种双输入双输出网络解耦控制系统时变时延补偿方法

摘要

双输入双输出网络解耦控制系统(TITO‑NDCS)时变时延补偿方法，属于带宽资源有限的多输入多输出网络解耦控制系统技术领域。针对一种双输入双输出信号之间彼此影响并耦合，需要通过解耦处理的TITO‑NDCS，由于网络数据在节点之间传输过程中所产生的网络时延，不仅影响各自闭环控制回路的稳定性，而且还将影响整个系统的稳定性，甚至导致TITO‑NDCS失去稳定的问题，提出以TITO‑NDCS中所有真实节点之间网络数据传输过程，代替其间网络时延补偿模型的方法，可免除对节点之间网络时延的测量、估计或辨识，降低时钟信号同步的要求，降低时变网络时延对TITO‑NDCS稳定性的影响，改善系统的控制性能质量。

主权项

一种双输入双输出网络解耦控制系统时变时延补偿方法，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).当控制解耦器CD1节点被反馈信号y1(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号yp12(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u1a(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).当控制解耦器CD2节点被反馈信号y2(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号yp21(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u2a(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：传感器S1节点将反馈信号y1(s)，通过闭环控制回路1的反馈网络通路向控制解耦器CD1节点传输，反馈信号y1(s)将经历网络传输时延τ2后，才能到达控制解耦器CD1节点；方式B的步骤包括：B1：控制解耦器CD1节点工作于事件驱动方式，被反馈信号y1(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号yp12(s)所触发；B2：在控制解耦器CD1中，将闭环控制回路1的系统给定信号x1(s)减去反馈信号y1(s)得到误差信号e1(s)，即e1(s)＝x1(s)‑y1(s)；对e1(s)实施控制算法C1(s)，并将其输出信号作用于交叉解耦通道传递函数P21(s)得到其输出信号yp21(s)；将信号yp21(s)通过交叉解耦网络通路向控制解耦器CD2节点传输，信号yp21(s)将经历网络传输时延τ21后，才能到达控制解耦器CD2节点；B3：将误差信号e1(s)与反馈信号y1(s)相加得到误差信号e3(s)，即e3(s)＝e1(s)+y1(s)；对e3(s)实施控制算法C1(s)，得到其输出信号u1(s)；将信号u1(s)与来自交叉解耦网络通路单元的输出信号yp12(s)相加，得到控制解耦输出信号u1a(s)，即u1a(s)＝u1(s)+yp12(s)；B4：将信号u1a(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，u1a(s)将经历网络传输时延τ1后，才能到执行器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u1a(s)所触发；C2：执行器A1节点被触发后，将对来自传感器S1节点的反馈信号y1(s)实施控制算法C1(s)，得到输出其输出信号u1b(s)；C3：将信号u1a(s)与信号u1b(s)相减，得到输出信号u1c(s)，即u1c(s)＝u1a(s)‑u1b(s)；C4：将信号u1c(s)作用于被控对象G11(s)得到其输出值y11(s)；将信号u1c(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)的解耦与控制，同时实现对时变网络时延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)，即y2(s)＝y22(s)+y21(s)；D3：传感器S2节点将反馈信号y2(s)，通过闭环控制回路2的反馈网络通路向控制解耦器CD2节点传输，反馈信号y2(s)将经历网络传输时延τ4后，才能到达控制解耦器CD2节点；方式E的步骤包括：E1：控制解耦器CD2节点工作于事件驱动方式，被反馈信号y2(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号yp21(s)所触发；E2：在控制解耦器CD2中，将闭环控制回路2的系统给定信号x2(s)减去反馈信号y2(s)得到误差信号e2(s)，即e2(s)＝x2(s)‑y2(s)；对e2(s)实施控制算法C2(s)，并将其输出信号作用于交叉解耦通道传递函数P12(s)得到其输出信号yp12(s)；将信号yp12(s)通过交叉解耦网络通路向控制解耦器CD1节点传输，信号yp12(s)将经历网络传输时延τ12后，才能到达控制解耦器CD1节点；E3：将误差信号e2(s)与反馈信号y2(s)相加得到误差信号e4(s)，即e4(s)＝e2(s)+y2(s)；对e4(s)实施控制算法C2(s)，得到其输出信号u2(s)；将信号u2(s)与来自交叉解耦网络通路单元的输出信号yp21(s)相加，得到控制解耦输出信号u2a(s)，即u2a(s)＝u2(s)+yp21(s)；E4：将信号u2a(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，u2a(s)将经历网络传输时延τ3后，才能到执行器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u2a(s)所触发；F2：执行器A2节点被触发后，将对来自传感器S2节点的反馈信号y2(s)实施控制算法C2(s)，得到输出其输出信号u2b(s)；F3：将信号u2a(s)与信号u2b(s)相减，得到输出信号u2c(s)，即u2c(s)＝u2a(s)‑u2b(s)；F4：将信号u2c(s)作用于被控对象G22(s)得到其输出值y22(s)；将信号u2c(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)的解耦与控制，同时实现对时变网络时延τ3和τ4的补偿与控制。