[发明专利]一种二输入二输出NDCS未知时延补偿与IMC方法

摘要

二输入二输出NDCS未知时延补偿与IMC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。针对一种二输入二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中所有节点之间的真实网络数据传输过程，代替其间网络时延补偿模型的方法，并对其回路实施IMC，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，降低网络未知时延对TITO‑NDCS稳定性的影响，改善系统的控制性能质量。

主权项

一种二输入二输出NDCS未知时延补偿与IMC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).当解耦执行器DA1节点被IMC信号u1(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp12(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).当解耦执行器DA2节点被IMC信号u2(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp21(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e1(s)，即e1(s)＝x1(s)+y1(s)‑y1(s)＝x1(s)；B3：对e1(s)实施内模控制算法C1IMC(s)，得到IMC信号u1(s)；B4：将IMC信号u1(s)通过闭环控制回路1的前向网络通路单元向解耦执行器DA1节点传输，IMC信号u1(s)将经历网络传输时延τ1后，才能到达解耦执行器DA1节点；方式C的步骤包括：C1：解耦执行器DA1节点工作于事件驱动方式，被IMC信号u1(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp12(s)所触发；C2：将IMC信号u1(s)作用于交叉解耦通道P21(s)单元得到其输出信号yp21(s)；C3：将信号yp21(s)通过交叉解耦网络传输通道单元，向闭环控制回路2的解耦执行器DA2节点传输；信号yp21(s)将经历网络传输时延τ21后，才能到达解耦执行器DA2节点；C4：将IMC信号u1(s)与来自于闭环控制回路2解耦执行器DA2节点的IMC信号u2(s)通过交叉解耦通道P12(s)单元及交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp12(s)相减得到信号u1p(s)，即u1p(s)＝u1(s)‑yp12(s)；C5：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)的解耦与控制，同时实现对网络未知时延τ1和τ2的补偿与IMC；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：对e2(s)实施内模控制算法C2IMC(s)，得到IMC信号u2(s)；E4：将IMC信号u2(s)通过闭环控制回路2的前向网络通路单元向解耦执行器DA2节点传输，IMC信号u2(s)将经历网络传输时延τ3后，才能到达解耦执行器DA2节点；方式F的步骤包括：F1：解耦执行器DA2节点工作于事件驱动方式，被IMC信号u2(s)或者被来自交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp21(s)所触发；F2：将IMC信号u2(s)作用于交叉解耦通道P12(s)单元得到其输出信号yp12(s)；F3：将信号yp12(s)通过交叉解耦网络传输通道单元，向闭环控制回路1的解耦执行器DA1节点传输；信号yp12(s)将经历网络传输时延τ12后，才能到达解耦执行器DA1节点；F4：将IMC信号u2(s)与来自于闭环控制回路1解耦执行器DA1节点的IMC信号u1(s)通过交叉解耦通道P21(s)单元及交叉解耦网络传输通道单元的输出信号yp21(s)相减得到信号u2p(s)，即u2p(s)＝u2(s)‑yp21(s)；F5：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)的解耦与控制，同时实现对网络未知时延τ3和τ4的补偿与IMC。