專利名稱：網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償方法，屬于網(wǎng)絡(luò)控 制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域.
背景技術(shù)：
在分布式控制系統(tǒng)中，傳感器與控制器，控制器與執(zhí)行器之間通過實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(Networked control systems, NCS).網(wǎng)絡(luò)控 制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)相比，具有成本低、易于信息共享、易于擴(kuò)展維護(hù)、 靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制過程中.但是，由于網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的 承載能力有限，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸不可避免地存在著網(wǎng)絡(luò)時(shí)延.時(shí)延的存在會(huì)降低系統(tǒng)的控 制性能質(zhì)量，甚至引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，同時(shí)也給控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)帶來了很大的困難.目前，國內(nèi)外關(guān)于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究主要是針對(duì)單回路的控制系統(tǒng)，分別在網(wǎng) 絡(luò)時(shí)延恒定、時(shí)變或隨機(jī)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延小于一個(gè)采樣周期或大于一個(gè)采樣周期，單包傳輸或多 包傳輸，有無數(shù)據(jù)包丟失等各種條件下，對(duì)其進(jìn)行建模與穩(wěn)定性分析，但鮮有論文對(duì)網(wǎng)絡(luò)串 級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究.控制回路通過實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)閉合的串級(jí)控制系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系 統(tǒng)(NCCS)，適用于本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示.由于網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)是一個(gè)多閉環(huán)回路的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延影響的分 析與系統(tǒng)性能的研究遠(yuǎn)比單回路的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)要復(fù)雜得多.內(nèi)回路網(wǎng)絡(luò)時(shí)延將嚴(yán)重影 響內(nèi)回路網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力，同時(shí)也將與外回路網(wǎng)絡(luò)時(shí)延一起對(duì)整個(gè)網(wǎng) 絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響.對(duì)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延研究的難點(diǎn)主要在于(1)由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)帶寬和數(shù)據(jù)包大小 等因素有關(guān).對(duì)大于數(shù)個(gè)乃至數(shù)十個(gè)采樣周期的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，要建立準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)、估計(jì)或辨 識(shí)的數(shù)學(xué)模型，目前幾乎是不可能的.(2)發(fā)生在前一個(gè)節(jié)點(diǎn)向后一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)過程中的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，在前一個(gè) 節(jié)點(diǎn)中無論采用何種預(yù)測(cè)或估計(jì)方法，都不可能事先提前知道其后產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的準(zhǔn)確 值.時(shí)延導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，同時(shí)也給控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)帶來困 難·(3)要滿足網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)中，不同分布地點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)完全同步是 不現(xiàn)實(shí)的.針對(duì)網(wǎng)絡(luò)僅存在于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)與副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間(外前向 網(wǎng)絡(luò))，以及副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間(內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò))的如圖2所示的網(wǎng)絡(luò) 串級(jí)控制系統(tǒng)，其輸入R(S)與輸出Y1(S)之間的閉環(huán)傳遞函為
rnmn1 Y1(S) =C1W C2(W 明)啡)
LUUi U」 沢⑷！ + q(S)e-^c2(s)e-^sG2(S)G1 (s) + C2(s)e^sG2(s)V } 式中=C1(S)是主控制器，C2(S)是副控制器^1(S)是主被控對(duì)象，G2(S)是副被控對(duì)象；T i表示將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)礁弊兯?控制)器節(jié)點(diǎn)之間所產(chǎn) 生的隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延；t2表示將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)綀?zhí)行器節(jié)點(diǎn)所產(chǎn) 生的隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延.由于等式⑴所示的閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母中包含網(wǎng)絡(luò)時(shí)延T工和T 2的指數(shù)項(xiàng)6 和ei,時(shí)延的存在將惡化系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)可使系 統(tǒng)出現(xiàn)故障.降低時(shí)延對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的關(guān)鍵，就在于能否實(shí)現(xiàn)將主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)與 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延t工的指數(shù)項(xiàng)和副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器 節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延12的指數(shù)項(xiàng)從等式(1)的分母中去除，即實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)特征方程 中不包含所有網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的指數(shù)項(xiàng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償.然而，要實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延 的補(bǔ)償，首先必須知道網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的大小.目前，國內(nèi)外通常采用的方法是通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延 ^和t2的測(cè)量，來補(bǔ)償時(shí)延^和對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響.但是，由于對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延^ 和t2的準(zhǔn)確測(cè)量需要滿足節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求，若采用硬件來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)完 全同步，則需要較大的經(jīng)濟(jì)投入；若采用軟件校正時(shí)鐘信號(hào)，則由于校正信號(hào)在節(jié)點(diǎn)間傳輸 時(shí)，可能遭遇網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的影響，難以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘完全同步；若采用對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延進(jìn)行估計(jì)、 觀測(cè)、辨識(shí)或預(yù)測(cè)的方法來獲得網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的大小，則首先必須知道網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的準(zhǔn)確概率分 布，或準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，但由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的大小與具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大小以及網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的估計(jì)、觀測(cè)、辨識(shí)或預(yù)測(cè)都可能存在偏差.因此，如何免除對(duì)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求，免除對(duì)節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的估計(jì)、觀 測(cè)、辨識(shí)或預(yù)測(cè)，同時(shí)又能獲得節(jié)點(diǎn)之間準(zhǔn)確的時(shí)延值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向 通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償與控制，已成為網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)研究中需要解決的關(guān)鍵問題 之一

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種涉及網(wǎng)絡(luò)僅存在于主變送(控制)器 節(jié)點(diǎn)與副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間(外前向網(wǎng)絡(luò))，以及副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié) 點(diǎn)之間(內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò))的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法.本發(fā)明的目的針對(duì)網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延“測(cè)不準(zhǔn)”的難題，本發(fā)明提出了一種免除對(duì) 節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求，同時(shí)也免除對(duì)其節(jié)點(diǎn)之間隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的測(cè)量、估計(jì)或辨識(shí) 的時(shí)延補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的分段、實(shí)時(shí)、在線和動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償與控制.本發(fā)明采用的方法是第一步采用主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間的真實(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償模型，從而在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不包含其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的 補(bǔ)償模型.無論從主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)通路有多么 復(fù)雜和不確定，也無論其間包含有多少個(gè)路由器或(和)中間環(huán)節(jié)，信息流所經(jīng)歷的網(wǎng)絡(luò)時(shí) 延就是控制過程中真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，信息流傳輸過程中就已實(shí)現(xiàn)了對(duì)其時(shí)延的補(bǔ)償功能.第二步采用副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的真實(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過 程代替其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償模型，從而在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不包含其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償模型.無論從副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)通路有多么復(fù)雜和不確定，也 無論其間包含有多少個(gè)路由器或(和)中間環(huán)節(jié)，信息流所經(jīng)歷的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延就是控制過程 中真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，信息流傳輸過程中就已實(shí)現(xiàn)了對(duì)其時(shí)延的補(bǔ)償功能.第三步針對(duì)圖2所示的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)施本發(fā)明方法的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償結(jié) 構(gòu)如圖3所示.在圖3中，從系統(tǒng)的輸入R(s)與輸出Yjs)之間的閉環(huán)傳遞函數(shù)為
c^e^c^e-^g^g.js) roo231 m=_i+c2(禮⑴_(tái)
l + c2m(s)g2m(s)其中斷^^(3)= ⑷ 當(dāng)主(副)被控對(duì)象預(yù)估模型等于其真實(shí)模型，即Glm(s) =G1(s),G2ffl(s) =G2(s), 副控制器滿足C2m(s) = C2(s)時(shí)，式(2)可化簡(jiǎn)為 rnn s1 妝) c^e-^c^e-g^g^s)式(5)所示的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)分母中，不包含網(wǎng)絡(luò)時(shí)延^和 T2的指數(shù)項(xiàng)^和e-￥，即實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)特征方程1+C2 (8)^(8)+^ (8)^(8)^(8)^(8) = 0中 不包含網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的指數(shù)項(xiàng)，從而消除了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提高了系統(tǒng)的控制 性能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償功能.本發(fā)明的適用范圍本發(fā)明適用于主(副)被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型已知，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延可大于1個(gè)乃至數(shù)十個(gè) 采樣周期，網(wǎng)絡(luò)僅存在于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)與副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間(外前向網(wǎng) 絡(luò))，以及副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間(內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò))的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)隨 機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償與控制.本發(fā)明的特征在于該方法包括以下步驟1、當(dāng)主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被采樣周期、觸發(fā)時(shí)，將采用方式A進(jìn)行工作；2、當(dāng)主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)Ul(s)通過外前向網(wǎng)絡(luò)通路向副變送(控 制)器節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)，將采用方式B進(jìn)行工作；3、當(dāng)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被采樣周期h2觸發(fā)時(shí)，將采用方式C進(jìn)行工作；4、當(dāng)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被控制信號(hào)Ul(s)觸發(fā)時(shí)，將采用方式D進(jìn)行工作；5、當(dāng)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)u2(s)通過內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò)通路向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn) 傳輸時(shí)，將采用方式E進(jìn)行工作；6、當(dāng)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)被控制信號(hào)u2(s)觸發(fā)時(shí)，將采用方式F進(jìn)行工作.方式A的步驟包括A1 主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)工作于時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，其觸發(fā)采樣周期為、；A2 主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被觸發(fā)后，對(duì)主被控對(duì)象Gjs)的輸出信號(hào)Yjs)和主 被控對(duì)象的預(yù)估模型Glm(s)的輸出信號(hào)ylm(s)進(jìn)行采樣；
A3 :對(duì)^8)和ylni(s)實(shí)施相減運(yùn)算，得到模型偏差信號(hào)Wl(s)；A4 將系統(tǒng)給定信號(hào)R(s)與^(8)實(shí)施相減運(yùn)算，得到外回路系統(tǒng)誤差信 號(hào) ej(s)；A5 對(duì)(s)實(shí)施主控制器(s)運(yùn)算，得到控制信號(hào)Ul (s)；A6 :^Ul(s)作為給定信號(hào)，作用于副控制器的預(yù)估算法C2m(s)與副被控對(duì)象的預(yù) 估模型G2m(s)構(gòu)成的反饋回路，其輸出為y。g2m(S)；A7:將 y。g2m(s)作用于 G2m(s)與 Glm(s)，其輸出為叫(s) 方式B的步驟包括B1 主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)Ul(s)，通過外前向網(wǎng)絡(luò)通路向副變送(控 制)器節(jié)點(diǎn)傳輸.方式C的步驟包括C1 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)工作于時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，其觸發(fā)采樣周期為h2 ；C2 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被觸發(fā)后，對(duì)副被控對(duì)象G2(s)的輸出信號(hào)Y2(S)和副 被控對(duì)象的預(yù)估模型G2m(s)的輸出信號(hào)y2m(s)進(jìn)行采樣；C3 :^Y2(s)和y2ni(s)實(shí)施相減運(yùn)算，得到模型偏差信號(hào)w2(s).方式D的步驟包括D1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)…^)觸發(fā)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)，此時(shí)的副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)工 作于事件驅(qū)動(dòng)方式；D2 在副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)中，將Ul(s)減去模型偏差信號(hào)w2(s)和預(yù)估模型 G2ffl(s)的輸出信號(hào)y㈣(s)，得到內(nèi)回路系統(tǒng)誤差信號(hào)e2(s)；D3 針對(duì)e2 (s)，實(shí)施副控制器算法C2 (s)，其節(jié)點(diǎn)輸出的控制信號(hào)為u2 (s).方式E的步驟包括E1 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)u2(s)，通過內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò)通路向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn) 傳輸.方式F的步驟包括F1 執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)工作于事件驅(qū)動(dòng)方式；F2 執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)被控制信號(hào)u2(s)觸發(fā)；F3 :^u2(s)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)副被控對(duì)象62(8)實(shí)施控制；G2 (s)的輸出信號(hào)為 Y2 (s)，對(duì)主被控對(duì)象& (s)實(shí)施控制；F4 同時(shí)在執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)中，完成G2m(s)的預(yù)估值y2m(S)的計(jì)算.7、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)是由主變送器 內(nèi)嵌主控制器Ci(s)所組成，即主變送器和主控制器共用同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，主變送(控制)器節(jié) 點(diǎn)采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)觸發(fā)工作方式(采樣周期為比).8、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)是由副變送器 內(nèi)嵌入副控制器(2(8)所組成，即副變送器和副控制器共用同一個(gè)節(jié)點(diǎn).副變送器采用時(shí) 間驅(qū)動(dòng)觸發(fā)工作方式(采樣周期為h2)，而副控制器采用事件驅(qū)動(dòng)觸發(fā)工作方式(觸發(fā)信號(hào) 為 U^s)).9、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于系統(tǒng)包含主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)、副變 送(控制)器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)、主被控對(duì)象和副被控對(duì)象等單元，各單元依照各自設(shè)定的工作方式進(jìn)行工作.10、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于用真實(shí)的從主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間外回路前向網(wǎng)絡(luò)通路的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ) 償模型，從而在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不包含其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償模型.11、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于用真實(shí)的從副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到 執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間內(nèi)回路前向網(wǎng)絡(luò)通路的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償模型，從 而在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不包含其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償模型.12、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上免除對(duì)從主變送(控制)器 節(jié)點(diǎn)到副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的測(cè)量、觀測(cè)、估計(jì)或辨識(shí).13、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上免除對(duì)副變送(控制)器節(jié) 點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的測(cè)量、觀測(cè)、估計(jì)或辨識(shí).14、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上免除對(duì)主變送(控制)器節(jié) 點(diǎn)、副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求.15、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法的 實(shí)施與具體控制策略Ci(s)和(2(8)的選擇無關(guān).16、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法的 實(shí)施與具體網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇無關(guān).17、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于當(dāng)主副被控對(duì)象&(8)與62(8)與其 預(yù)估模型Glm(s)和G2m(s)相等，以及副控制器預(yù)估模型滿足C2m(s)等于C2(s)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì) 網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的完全補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量.18、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于采用的是“軟”改變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 補(bǔ)償方法，無需再增加任何硬件設(shè)備，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)自帶的軟件資 源，就足以實(shí)現(xiàn)其補(bǔ)償功能.19、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于方式A適用于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn) 周期采樣并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理.20、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于方式B適用于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn) 傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù).21、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于方式C適用于副變送(控制)器節(jié)點(diǎn) 周期采樣并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理.22、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于方式D適用于副變送(控制)器節(jié)點(diǎn) 實(shí)施控制算法.23、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于方式E適用于副變送(控制)器節(jié)點(diǎn) 傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù).24、本發(fā)明所述的時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于方式F適用于執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)實(shí)施驅(qū)動(dòng) 與控制功能.本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于從結(jié)構(gòu)上免除了對(duì)主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間 (外回路前向通路)，以及副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間(內(nèi)回路前向通路)隨 機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的測(cè)量、觀測(cè)、估計(jì)或辨識(shí)，同時(shí)還免除了節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求，進(jìn)而避
8免了時(shí)延估計(jì)模型不準(zhǔn)確造成的估計(jì)誤差，避免了對(duì)時(shí)延辨識(shí)所需耗費(fèi)節(jié)點(diǎn)存貯資源的浪 費(fèi)，同時(shí)還避免了由于時(shí)延造成的“空采樣”或“多采樣”帶來的補(bǔ)償誤差.2、由于從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了與具體的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇無關(guān)，因而既適用于采用有 線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)，亦適用于無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)；既適用于 確定性網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，亦適用于非確定性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議.3、由于從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了與具體的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇無關(guān)，因而既適用于基于有 線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)，亦適用于基于無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系 統(tǒng)，同時(shí)還適用于異質(zhì)(如有線與無線混雜)的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)的時(shí)延補(bǔ)償.4、由于從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了與具體的主(或副)控制器控制策略的選擇無關(guān)，因而既 可用于采用常規(guī)控制的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)，亦可用于采用智能控制或采用復(fù)雜控制策略的 網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng).5、由于本發(fā)明采用的是“軟”改變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償方法，因而在其實(shí)現(xiàn)過程中 無需再增加任何硬件設(shè)備，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)自帶的軟件資源，就足以 實(shí)現(xiàn)其補(bǔ)償功能，因而可節(jié)省硬件投資，便于推廣和應(yīng)用.


圖1為網(wǎng)絡(luò)僅存在于前向通路中的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖.圖2為網(wǎng)絡(luò)僅存在于前向通路中的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.圖3為本發(fā)明所述的網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法結(jié)構(gòu) 圖在圖1的方框圖中，系統(tǒng)由輸入信號(hào)(R)，主變送(控制)器(Si/Ci)節(jié)點(diǎn)，外前向 網(wǎng)絡(luò)，副變送(控制)器(S2/C2)節(jié)點(diǎn)，內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行器(A)節(jié)點(diǎn)，副被控對(duì)象(G2)及其 輸出(Y2)，以及主被控對(duì)象及其輸出(A)所組成.主變送器中內(nèi)置主控制器，即主變送器和主控制器共用同一個(gè)節(jié)點(diǎn)餌/^).節(jié)點(diǎn) 采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行工作，觸發(fā)周期為h，對(duì)主被控對(duì)象實(shí)施周期采樣，并對(duì)偏差信號(hào)實(shí) 施控制 副變送器中內(nèi)置副控制器，即副變送器和副控制器共用同一個(gè)節(jié)點(diǎn)(S2/C2).其 中副變送器采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行工作，觸發(fā)周期為h2，對(duì)副被控對(duì)象實(shí)施周期采樣；而 副控制器采用事件驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行工作，由主變送(控制)器(Si/Ci)節(jié)點(diǎn)的輸出信號(hào)通過外 前向網(wǎng)絡(luò)來觸發(fā).執(zhí)行器㈧為一獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，采用事件驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行工作，由副變送(控制)器(S2/ c2)節(jié)點(diǎn)的輸出信號(hào)通過內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò)來觸發(fā)，并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而改變副被控對(duì)象(g2)的 狀態(tài)，進(jìn)而改變主被控對(duì)象(Gi)的狀態(tài).圖1中系統(tǒng)的主變送(控制)器(Si/Q)節(jié)點(diǎn)，副變送(控制)器(S2/C2)節(jié)點(diǎn) 以及執(zhí)行器(A)節(jié)點(diǎn)都是智能節(jié)點(diǎn)，不僅具備存貯運(yùn)算與通信功能，而且還具備軟件組態(tài) 與控制功能，這些節(jié)點(diǎn)包括現(xiàn)已廣泛應(yīng)用的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)和集散控制系統(tǒng) (DCS)中常見的智能節(jié)點(diǎn)或智能設(shè)備等硬件.在圖2的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸中的隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制性 能質(zhì)量有著顯著的影響.網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)歷著從主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間(外回路前向通路)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延^，以及副變送(控 制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間(內(nèi)回路前向通路)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延t2的影響.時(shí)延 與具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大小以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的測(cè)量、或 估計(jì)、或觀測(cè)、或辨識(shí)已成為實(shí)現(xiàn)對(duì)其補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵前提條件.然而，通過網(wǎng)絡(luò)連接的各個(gè)節(jié) 點(diǎn)的分布性使得網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)很難滿足時(shí)鐘信號(hào)同步的要求.同時(shí)，由 于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的隨機(jī)性和突發(fā)性，要做到每一步都能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是不可能的.在圖3的系統(tǒng)中，不包含從主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間 (外回路前向通路)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延預(yù)估模型，也不包含從副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn) 之間(內(nèi)回路前向通路)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延預(yù)估模型.免除了對(duì)隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延^和t2的測(cè) 量、估計(jì)、觀測(cè)或辨識(shí)，同時(shí)也免除了對(duì)節(jié)點(diǎn)(主變送(控制)器、副變送(控制)器、執(zhí)行 器)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求.當(dāng)主副被控對(duì)象與其預(yù)估模型相等時(shí)，可實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)的輸入信 號(hào)R(S)到系統(tǒng)的輸出信號(hào)Yi(s)的閉環(huán)傳遞函數(shù)中，將網(wǎng)絡(luò)時(shí)延^和^的指數(shù)項(xiàng)￡ 和
從分母中消除，即實(shí)現(xiàn)閉環(huán)特征方程中不包含網(wǎng)絡(luò)時(shí)延^和12的指數(shù)項(xiàng)，從而降低了 時(shí)延對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提高了系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償與 控制.
具體實(shí)施例方式下面將通過參照附圖3詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn).具體實(shí)施步驟如下所述第一步工作于時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式的主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)對(duì)主被控對(duì)象& (s)的輸 出信號(hào)Yjs)和其預(yù)估模型Glm(s)的輸出信號(hào)ylni(s)進(jìn)行周期采樣(采樣周期為h)，并對(duì) Y“s)和ylni(s)實(shí)施相減運(yùn)算，得到模型偏差信號(hào)Wl(s)；第二步工作于時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式的副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)對(duì)副被控對(duì)象G2(s)的輸 出信號(hào)Y2(s)和其預(yù)估模型G2m(s)的輸出信號(hào)y2ni(s)進(jìn)行周期采樣(采樣周期為h2)，并對(duì) Y2(s)和y2ni(s)實(shí)施相減運(yùn)算，得到模型偏差信號(hào)w2(s)；第三步主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)給定信號(hào)與節(jié)點(diǎn)內(nèi)補(bǔ)償 單元輸出信號(hào)mjs)相減，得到誤差信號(hào)力⑷，對(duì)力⑷實(shí)施C“s)控制，其輸出信號(hào)為 Ul(s)一方面，將Ul(s)作為本節(jié)點(diǎn)內(nèi)由副控制器的預(yù)估模型C2m(s)和副被控對(duì)象的預(yù)估 模型G2m(s)構(gòu)成的負(fù)反饋回路的給定輸入信號(hào)；另一方面，將…^)作為副變送(控制)器 節(jié)點(diǎn)中控制器C2(s)的給定；第四步通過外回路前向網(wǎng)絡(luò)通路將Ul(s)傳輸?shù)礁弊兯?控制)器節(jié)點(diǎn)，并觸發(fā) 其節(jié)點(diǎn)處于工作狀態(tài)；第五步副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)中的控制器C2(s)被…^)觸發(fā)后，根據(jù)系統(tǒng)給定 信號(hào)…^沁對(duì)^^)與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的副被控對(duì)象預(yù)估模型G2m(s)的輸出信號(hào)y㈣(s)相減，得到 誤差信號(hào)62(8)，對(duì)62(8)實(shí)施C2(s)控制，其控制輸出信號(hào)為u2(s)—方面，將u2(s)作為 G2ffl(s)的輸入信號(hào)；另一方面，將112(8)作為副被控對(duì)象&(8)的控制信號(hào)；第六步通過內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò)通路將u2(s)向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)傳送；第七步工作于事件驅(qū)動(dòng)方式的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)被u2 (s)信號(hào)觸發(fā)，并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而改變副被控對(duì)象G2(s)的狀態(tài)，進(jìn)而改變主被控對(duì)象&(8)的狀態(tài).第八步返回第一步.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi).本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1).當(dāng)主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被采樣周期h1觸發(fā)時(shí)，將采用方式A進(jìn)行工作；(2).當(dāng)主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)u1(s)通過外前向網(wǎng)絡(luò)通路向副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)，將采用方式B進(jìn)行工作；(3).當(dāng)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被采樣周期h2觸發(fā)時(shí)，將采用方式C進(jìn)行工作；(4).當(dāng)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被控制信號(hào)u1(s)觸發(fā)時(shí)，將采用方式D進(jìn)行工作；(5).當(dāng)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)u2(s)通過內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò)通路向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)，將采用方式E進(jìn)行工作；(6).當(dāng)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)被控制信號(hào)u2(s)觸發(fā)時(shí)，將采用方式F進(jìn)行工作.
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于所述方式A的步驟包括 A1 主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)工作于時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，其觸發(fā)采樣周期為、；A2 主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被觸發(fā)后，對(duì)主被控對(duì)象Gjs)的輸出信號(hào)Yjs)和主被控 對(duì)象的預(yù)估模型Glm(s)的輸出信號(hào)ylm(s)進(jìn)行采樣；A3 :對(duì)1(8)和ylni(s)實(shí)施相減運(yùn)算，得到模型偏差信號(hào)Wl(s)； A4:將系統(tǒng)給定信號(hào)R(s)和叫⑷實(shí)施相減運(yùn)算，得到外回路系統(tǒng)誤差信號(hào)e“s)；A5 對(duì)力⑷實(shí)施主控制器Ci(s)運(yùn)算，得到控制信號(hào)Ul(s)；A6 將…⑷作為給定信號(hào)，作用于副控制器的預(yù)估算法C2m(s)與副被控對(duì)象的預(yù)估模 型G2m(s)構(gòu)成的反饋回路，其輸出為y。g2m(s)；A7 將ycg2m(s)作用于G2m(s)與Glm(s)，其輸出為叫⑷.
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于所述方式B的步驟包括B1 主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)Ul(s)，通過外前向網(wǎng)絡(luò)通路向副變送(控制) 器節(jié)點(diǎn)傳輸.
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于所述方式C的步驟包括 C1 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)工作于時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，其觸發(fā)采樣周期為h2 ；C2 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)被觸發(fā)后，對(duì)副被控對(duì)象G2(s)的輸出信號(hào)Y2(S)和副被控 對(duì)象的預(yù)估模型G2m(s)的輸出信號(hào)y2m(s)進(jìn)行采樣；C3 :^Y2(s)和y2m(S)實(shí)施相減運(yùn)算，得到模型偏差信號(hào)w2(s).
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于所述方式D的步驟包括D1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)…^)觸發(fā)副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)，此時(shí)的副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)工作于 事件驅(qū)動(dòng)方式；D2 在副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)中，將Ul(s)減去模型偏差信號(hào)w2(s)和預(yù)估模型G2m(s) 的輸出信號(hào)ye2m (s)，得到內(nèi)回路系統(tǒng)誤差信號(hào)e2 (s)；D3 針對(duì)e2 (s)，實(shí)施副控制器算法C2 (s)，其節(jié)點(diǎn)輸出的控制信號(hào)為u2 (s).
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于所述方式E的步驟包括E1 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)將控制信號(hào)u2(s)，通過內(nèi)前向網(wǎng)絡(luò)通路向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)傳輸.
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于所述方式F的步驟包括 F1 執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)工作于事件驅(qū)動(dòng)方式；F2 執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)被控制信號(hào)1!2(8)觸發(fā)；F3 :將u2(s)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，對(duì)副被控對(duì)象62(8)實(shí)施控制;G2(s)的輸出信號(hào)為Y2(s)， 對(duì)主被控對(duì)象GJs)實(shí)施控制；F4:同時(shí)在執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)中，完成G2m(s)的預(yù)估值y2ni(s)的計(jì)算.
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)是由主變送器內(nèi)嵌 主控制器(^(8)所組成，即主變送器和主控制器共用同一個(gè)節(jié)點(diǎn)；主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)采 用時(shí)間驅(qū)動(dòng)觸發(fā)工作方式(采樣周期為比).
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)是由副變送器內(nèi)嵌 入副控制器C2(s)所組成，即副變送器和副控制器共用同一個(gè)節(jié)點(diǎn)；副變送器采用時(shí)間驅(qū) 動(dòng)觸發(fā)工作方式(采樣周期為h2)，而副控制器采用事件驅(qū)動(dòng)觸發(fā)工作方式(觸發(fā)信號(hào)為 Ui(s)).
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于系統(tǒng)包含主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)、副變送 (控制)器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)、主被控對(duì)象和副被控對(duì)象等單元，各單元依照各自設(shè)定的工 作方式進(jìn)行工作.
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用真實(shí)的從主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到副變 送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間外回路前向網(wǎng)絡(luò)通路的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償模 型，以及用真實(shí)的從副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間內(nèi)回路前向網(wǎng)絡(luò)通路的網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償模型，從而在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不包含網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的補(bǔ)償 模型.
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上免除對(duì)從主變送(控制)器節(jié)點(diǎn) 到副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)之間，以及對(duì)從副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)到執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)時(shí) 延的測(cè)量、觀測(cè)、估計(jì)或辨識(shí)；免除對(duì)主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)、副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行 器節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求.
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法的實(shí)施 與具體控制策略(^(8) ^P C2(s)的選擇無關(guān)，與具體網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇無關(guān).
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)主副被控對(duì)象Gjs)和62(8)與其預(yù)估 模型Glm(s)和G2m(s)相等，以及副控制器預(yù)估模型滿足C2m(s)等于C2(s)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò) 串級(jí)控制系統(tǒng)前向通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的完全補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量.
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用的是“軟”改變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償 方法，無需再增加任何硬件設(shè)備，利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)自帶的軟件資源，就 足以實(shí)現(xiàn)其補(bǔ)償功能.
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于方式A適用于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)周期 采樣并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；方式B適用于主變送(控制)器節(jié)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；方式C適用于 副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)周期采樣并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；方式D適用于副變送(控制)器節(jié)點(diǎn) 實(shí)施控制算法；方式E適用于副變送(控制)器節(jié)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；方式F適用于執(zhí)行器節(jié) 點(diǎn)實(shí)施驅(qū)動(dòng)與控制功能。
全文摘要
本發(fā)明提出一種網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向網(wǎng)絡(luò)通路隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償方法，屬于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。它采用真實(shí)的前向網(wǎng)絡(luò)通路節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程，代替其間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延補(bǔ)償模型，免除對(duì)前向網(wǎng)絡(luò)通路節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸隨機(jī)性時(shí)延的測(cè)量、觀測(cè)、估計(jì)或辨識(shí)，免除對(duì)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)同步的要求。采用本方法可降低隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能質(zhì)量。本發(fā)明適用于主副被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型已知，網(wǎng)絡(luò)可存在一定量的數(shù)據(jù)丟包，網(wǎng)絡(luò)僅存在于網(wǎng)絡(luò)串級(jí)控制系統(tǒng)前向通路中的隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與控制。
文檔編號(hào)H04L7/00GK101995870SQ201010552898
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者杜文才, 杜鋒 申請(qǐng)人:海南大學(xué)