[发明专利]一种两输入两输出网络解耦控制系统时变时延补偿方法

权利要求书

1.一种两输入两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).当控制预解耦器CPD节点被反馈信号y_1b(s)触发时，将采用方式B进行工作；

(3).当解耦执行器DA1节点被控制信号u₁(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).当控制预解耦器CPD节点被反馈信号y_2b(s)触发时，将采用方式E进行工作；

(6).当解耦执行器DA2节点被控制信号u₂(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)，以及解耦执行器DA1节点的输出信号y_11mb(s)和y_12mb(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)和反馈信号y_1b(s)，且y₁(s)＝y₁₁(s)+y₁₂(s)和y_1b(s)＝y₁(s)-y_11mb(s)-y_12mb(s)；

A3：传感器S1节点将反馈信号y_1b(s)，通过闭环控制回路1的反馈网络通路向控制预解耦器CPD节点传输，反馈信号y_1b(s)将经历网络传输时延τ₂后，才能到达控制预解耦器CPD节点；

方式B的步骤包括：

B1：控制预解耦器CPD节点工作于事件驱动方式，被反馈信号y_1b(s)所触发；

B2：在控制预解耦器CPD节点中，将闭环控制回路1的系统给定信号x₁(s)，减去反馈信号y_1b(s)和被控对象预估模型G_11m(s)的输出值y_11ma(s)以及被控对象交叉通道传递函数预估模型G_12m(s)的输出值y_12ma(s)，得到系统偏差信号e₁(s)，即e₁(s)＝x₁(s)-y_1b(s)-y_11ma(s)-y_12ma(s)；

B3：对e₁(s)实施控制算法C₁(s)，得到控制信号u₁(s)；

B4：将信号u₁(s)与预解耦交叉通道传递函数P_12m(s)的输出信号y_p12m(s)相减，得到预解耦信号u_p1m(s)，即u_p1m(s)＝u₁(s)-y_p12m(s)；将u_p1m(s)作用于被控对象预估模型G_11m(s)，得到其输出值y_11ma(s)；

B5：将来自控制预解耦器CPD节点闭环控制回路2中的预解耦信号u_p2m(s)，作用于闭环控制回路1的被控对象交叉通道传递函数预估模型G_12m(s)得到其输出信号y_12ma(s)；

B6：将控制信号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，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，被控制信号u₁(s)所触发；

C2：将来自于闭环控制回路2解耦执行器DA2节点的解耦输出信号u_p2(s)，作用于闭环控制回路1的解耦交叉通道传递函数P₁₂(s)得到其输出值y_p12(s)；将控制信号u₁(s)与y_p12(s)相减，得到控制回路1的解耦输出信号u_p1(s)，即u_p1(s)＝u₁(s)-y_p12(s)；

C3：将来自于闭环控制回路2解耦执行器DA2节点的解耦输出信号u_p2(s)，作用于解耦执行器DA1节点中的预估模型G_12m(s)得到其输出值y_12mb(s)；

C4：将解耦执行器DA1节点的输出信号u_p1(s)，作用于被控对象传递函数预估模型G_11m(s)得到其输出值y_11mb(s)；

C5：将解耦执行器DA1节点的输出信号u_p1(s)，作用于被控对象G₁₁(s)得到其输出值y₁₁(s)；将信号u_p1(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，并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)输出信号y₂₂(s)和被控对象交叉通道传递函数G₂₁(s)输出信号y₂₁(s)，以及解耦执行器DA2节点的输出信号y_22mb(s)和y_21mb(s)进行采样，并计算出闭环控制回路2系统输出信号y₂(s)和反馈信号y_2b(s)，且y₂(s)＝y₂₂(s)+y₂₁(s)和y_2b(s)＝y₂(s)-y_22mb(s)-y_21mb(s)；

D3：传感器S2节点将反馈信号y_2b(s)，通过闭环控制回路2的反馈网络通路向控制预解耦器CPD节点传输，反馈信号y_2b(s)将经历网络传输时延τ₄后，才能到达控制预解耦器CPD节点；

方式E的步骤包括：

E1：控制预解耦器CPD节点工作于事件驱动方式，被反馈信号y_2b(s)所触发；

E2：在控制预解耦器CPD节点中，将闭环控制回路2的系统给定信号x₂(s)，减去反馈信号y_2b(s)和被控对象预估模型G_22m(s)的输出值y_22ma(s)以及被控对象交叉通道传递函数预估模型G_21m(s)的输出值y_21ma(s)，得到系统偏差信号e₂(s)，即e₂(s)＝x₂(s)-y_2b(s)-y_22ma(s)-y_21ma(s)；

E3：对e₂(s)实施控制算法C₂(s)，得到控制信号u₂(s)；

E4：将信号u₂(s)与预解耦交叉通道传递函数P_21m(s)的输出信号y_p21m(s)相减，得到预解耦信号u_p2m(s)，即u_p2m(s)＝u₂(s)-y_p21m(s)；将u_p2m(s)作用于被控对象预估模型G_22m(s)，得到其输出值y_22ma(s)；

E5：将来自控制预解耦器CPD节点闭环控制回路1中的预解耦信号u_p1m(s)，作用于闭环控制回路2的被控对象交叉通道传递函数预估模型G_21m(s)得到其输出信号y_21ma(s)；

E6：将控制信号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，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，被控制信号u₂(s)所触发；

F2：将来自于闭环控制回路1解耦执行器DA1节点的解耦输出信号u_p1(s)，作用于闭环控制回路2的解耦交叉通道传递函数P₂₁(s)得到其输出值y_p21(s)；将控制信号u₂(s)与y_p21(s)相减，得到控制回路2的解耦输出信号u_p2(s)，即u_p2(s)＝u₂(s)-y_p21(s)；

F3：将来自于闭环控制回路1解耦执行器DA1节点的解耦输出信号u_p1(s)，作用于解耦执行器DA2节点中的预估模型G_21m(s)得到其输出值y_21mb(s)；

F4：将解耦执行器DA2节点的输出信号u_p2(s)，作用于被控对象传递函数预估模型G_22m(s)得到其输出值y_22mb(s)；

F5：将解耦执行器DA2节点的输出信号u_p2(s)，作用于被控对象G₂₂(s)得到其输出值y₂₂(s)；将信号u_p2(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，并实现对时变网络时延τ₃和τ₄的补偿与控制。