[发明专利]一种二输入二输出网络解耦控制系统大时延补偿方法

权利要求书

1.一种二输入二输出网络解耦控制系统大时延补偿方法，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y_1b(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号y_p12(s)触发时，将采用方式B进行工作；

(3).当执行器A1节点被控制解耦信号u_1a(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y_p21(s)所触发时，将采用方式E进行工作；

(6).当执行器A2节点被信号u_2a(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)，以及执行器A1节点的输出信号y_11mb(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)；

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解耦器CD1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y_1b(s)或者被交叉解耦网络通路单元的输出信号y_p12(s)所触发；

B2：在控制解耦器CD1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)，得到系统偏差信号e₁(s)，即e₁(s)＝x₁(s)-y_1b(s)-y_11ma(s)；

B3：对e₁(s)实施内模控制算法C₁(s)，得到IMC信号u₁(s)；

B4：将IMC信号u₁(s)，减去来自于控制解耦器CD2节点通过解耦通道传递函数P₁₂(s)和网络通路单元传输过来的信号y_p12(s)，得到控制解耦信号u_1a(s)，即u_1a(s)＝u₁(s)-y_p12(s)；

B5：将信号y_p12(s)作用于被控对象预估模型G_11m(s)得到其输出值y_11ma(s)；将u_1a(s)作用于解耦通道传递函数P₂₁(s)，并将P₂₁(s)的输出信号y_p21(s)通过网络通路单元向控制解耦器CD2节点传输，y_p21(s)将经历网络传输时延τ₂₁后，才能到达控制解耦器CD2节点；

B6：将控制解耦信号u_1a(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，u_1a(s) 将经历网络传输时延τ₁后，才能到达执行器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u_1a(s)所触发；

C2：执行器A1节点被触发后，将控制解耦信号u_1a(s)作用于被控对象预估模型G_11m(s)得到其输出值y_11mb(s)；

C3：将控制解耦信号u_1a(s)作用于被控对象G₁₁(s)得到其输出值y₁₁(s)；将控制解耦信号u_1a(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，同时实现对大网络时延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y_p21(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)实施内模控制算法C_2IMC(s)，得到其输出IMC信号u₂(s)；

E3：对反馈信号y₂(s)实施内模控制算法C_2IMC(s)，得到其IMC信号u_2b(s)；

E4：将IMC信号u₂(s)与IMC信号u_2b(s)相加后，再与来自交叉解耦网络通路单元的输出信号y_p21(s)相减，得到控制解耦输出信号u_2a(s)，即u_2a(s)＝u₂(s)+u_2b(s)-y_p21(s)；将u_2a(s)作用于交叉解耦通道传递函数P₁₂(s)得到其输出信号y_p12(s)；将y_p12(s)通过交叉解耦网络通路向控制解耦器CD1节点传输，信号y_p12(s)将经历网络传输时延τ₁₂后，才能到达控制解耦器CD1节点；

E5：将信号u_2a(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，u_2a(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u_2a(s)所触发；

F2：执行器A2节点被触发后，将信号u_2a(s)作用于被控对象G₂₂(s)得到其输出值y₂₂(s)；将信号u_2a(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，同时实现对大网络时延τ₃和τ₄的补偿与IMC。