[发明专利]一种IMC和SPC的NPCCS时变时延的补偿方法

摘要

一种IMC和SPC的NPCCS时变时延的补偿方法，属于带宽资源有限的单输入双输出网络化控制系统技术领域。针对NPCCS中，由于网络数据在节点之间传输时所产生的网络时延，降低了NPCCS的控制性能质量，甚至使系统失去稳定性的问题，提出以NPCCS中所有真实的网络数据传输过程，代替其间网络时延补偿模型；对主和副闭环控制回路分别实施基于被控对象端的IMC和基于被控对象端的SPC；从系统结构上实现免除对节点之间网络时延的测量、估计或辨识，降低了时变网络时延对NPCCS稳定性的影响，改善了系统的控制性能质量，实现了对时变网络时延的补偿与控制。

主权项

1.一种IMC和SPC的NPCCS时变时延的补偿方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1).当主传感器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).当主控制器C1节点被反馈信号y1(s)触发时，将采用方式B进行工作；(3).当副传感器S2节点被周期为h2的采样信号触发时，将采用方式C进行工作；(4).当副控制器C2节点被反馈信号y2(s)或者被主控制器C1节点的输出信号u1(s)触发时，将采用方式D进行工作；(5).当执行器A节点被副控制器C2节点的输出信号e2(s)触发时，将采用方式E进行工作；方式A的步骤包括：A1：主传感器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：主传感器S1节点被触发后，对主被控对象P1(s)的输出信号y1(s)进行采样，得到反馈信号y1(s)；A3：将反馈信号y₁(s)，通过主闭环控制回路的反馈网络通路单元向主控制器C1节点传输，反馈信号y₁(s)将经历网络传输时延τ₂后，才能到达主控制器C1节点；方式B的步骤包括：B1：主控制器C1节点工作于事件驱动方式，被反馈信号y1(s)所触发；B2：在主控制器C1节点中，将主闭环控制回路的系统给定信号r(s)与反馈信号y1(s)相加后再相减，得到偏差信号e1(s)，即e1(s)＝r(s)+y1(s)‑y1(s)；B3：对偏差信号e1(s)实施主控制算法C1IMC(s)得到控制信号u1(s)；B4：将控制信号u₁(s)通过主闭环控制回路的前向网络通路单元向副控制器C2节点传输，控制信号u₁(s)将经历网络传输时延τ₁后，才能到达副控制器C2节点；方式C的步骤包括：C1：副传感器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；C2：副传感器S2节点被触发后，对副被控对象P2(s)的输出信号y2(s)进行采样，得到反馈信号y2(s)；C3：将反馈信号y₂(s)通过副闭环控制回路的反馈网络通路单元向副控制器C2节点传输，反馈信号y₂(s)将经历网络传输时延τ₄后，才能到达副控制器C2节点；方式D的步骤包括：D1：副控制器C2节点工作于事件驱动方式，被反馈信号y2(s)或者被主控制器C1节点的输出信号u1(s)所触发；D2：在副控制器C2节点中，将来自主闭环控制回路的控制信号u1(s)与反馈信号y2(s)相加后再相减，得到信号e2(s)，即e2(s)＝u1(s)+y2(s)‑y2(s)；D3：将信号e₂(s)通过副闭环控制回路的前向网络通路单元向执行器A节点传输，信号e₂(s)将经历网络传输时延τ₃后，才能到达执行器A节点；方式E的步骤包括：E1：执行器A节点工作于事件驱动方式，被信号e2(s)所触发；E2：在执行器A节点中，将信号e2(s)减去主闭环控制回路的反馈信号y1(s)，得到偏差信号e3(s)，即e3(s)＝e2(s)‑y1(s)；E3：对偏差信号e3(s)实施副控制算法C2(s)得到控制信号u2(s)；E4：将控制信号u2(s)作用于副被控对象P2(s)得到其输出值y2(s)；将控制信号u2(s)作用于主被控对象P1(s)得到其输出值y1(s)；从而实现对主和副被控对象P1(s)和P2(s)的IMC和SPC，同时实现对时变网络时延τ1和τ2以及τ3和τ4的补偿与控制。