專利名稱：一種變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)時延補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 時延補償方法，屬于網(wǎng)絡(luò)通信，計算機技術(shù)和自動控制等多門學(xué)科的交叉領(lǐng)域.
背景技術(shù)：
基于實時通信網(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)，適用于本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示.NCS可實現(xiàn)復(fù)雜大系統(tǒng)及遠程網(wǎng)絡(luò)控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，增加系統(tǒng)的柔性和可 靠性，同時也使系統(tǒng)的分析和設(shè)計變得異常地復(fù)雜.由于網(wǎng)絡(luò)帶寬有限并為系統(tǒng)各節(jié)點所 共享，當變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)可能存在多包 傳輸、多路徑傳輸，而網(wǎng)絡(luò)也可能存在擁塞、連接中斷等現(xiàn)象，使得NCS喪失了定常性、完整 性、因果性和確定性.時延的存在會降低系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量，甚至引起系統(tǒng)不穩(wěn)定.如果網(wǎng)絡(luò)時延是分布特性已知的隨機變量，則可把網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)看成一個隨機系 統(tǒng)，可利用隨機控制的理論和方法進行系統(tǒng)分析與設(shè)計，但由于網(wǎng)絡(luò)時延與具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議、網(wǎng)絡(luò)負載大小以及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，要事先完全確知其準確的概率分布是不 可能的；當網(wǎng)絡(luò)時延是時變、不確定時延時，可采用魯棒控制、自適應(yīng)控制、智能控制等方法 對具有時變時延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進行分析與設(shè)計，但由于單純采用控制的方法來補償網(wǎng)絡(luò) 時延，其前提是把網(wǎng)絡(luò)時延的變化看成廣義被控對象或其參數(shù)發(fā)生變化，進而引起系統(tǒng)誤 差變化，然后再實施智能等控制方法，因而是一種被動控制方法，其控制效果通常在時延較 小時效果較好，但難以適應(yīng)時延波動較大的情況.針對如圖2所示的網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)控制系 統(tǒng)，其輸入R(s)與輸出Y(s)之間的閉環(huán)傳遞函數(shù)為巡=(1)式中C(s)是控制器；G(s)是被控對象；T表示將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從變送器節(jié)點傳輸?shù)?(控制)執(zhí)行器節(jié)點時所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)時延.由于等式(1)所示的閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母中存在網(wǎng)絡(luò)時延T的指數(shù)項e_TS，時延 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，嚴重時可使系統(tǒng)出現(xiàn)故障.降低時延對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的關(guān)鍵，就在于能否實現(xiàn)將變送器節(jié)點與(控制)執(zhí) 行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)時延T的指數(shù)項e_TS從等式(1)的分母中去除，即實現(xiàn)閉環(huán)特征方程 中不包含網(wǎng)絡(luò)時延的指數(shù)項，進而實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)時延的補償作用.然而，要實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)時延 的補償，首先必須知道網(wǎng)絡(luò)時延的大小.目前，國內(nèi)外通常采用的方法是通過對網(wǎng)絡(luò)時延 X的測量，來補償時延對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響.但是，由于對網(wǎng)絡(luò)時延的準確測量需要滿足 節(jié)點時鐘信號同步的要求，若采用硬件來實現(xiàn)節(jié)點時鐘信號完全同步，則需要較大的經(jīng)濟 投入；若采用軟件校正時鐘信號，則由于校正信號在節(jié)點間傳輸時，可能遭遇網(wǎng)絡(luò)時延的影 響，難以實現(xiàn)節(jié)點時鐘完全同步；若采用對網(wǎng)絡(luò)時延進行估計、辨識或預(yù)測的方法來獲得網(wǎng)絡(luò)時延的大小，則必須知道網(wǎng)絡(luò)時延的準確概率分布，或準確的數(shù)學(xué)模型，但由于網(wǎng)絡(luò)時延 的大小可能是隨機的，也可能是時變的，其值與具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負載大小以及網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，對網(wǎng)絡(luò)時延的估計或辨識都可能存在誤差. 因此，如何免除對變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點時鐘信號同步的要求，免除對 變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間網(wǎng)絡(luò)時延的估計或辨識，同時又能獲得節(jié)點之間準 確的時延值，進而實現(xiàn)對變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間網(wǎng)絡(luò)時延的補償與控制，已 成為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用中需要解決的關(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)僅存在于變送器節(jié)點與(控 制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時延補償方法.本發(fā)明的目的針對網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，網(wǎng) 絡(luò)時延“測不準”的難題，本發(fā)明提出了一種免除對節(jié)點時鐘信號同步的要求，同時也免除 對其節(jié)點之間網(wǎng)絡(luò)時延的測量、估計或辨識的時延補償方法，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)時延的實時、在線 和動態(tài)的補償.本發(fā)明采用的方法是第一步采用變送器節(jié)點到(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間真實的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程代 替其間網(wǎng)絡(luò)時延的補償模型，從而在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)系統(tǒng)不包含其間網(wǎng)絡(luò)時延的補償模型，因 而無論從變送器節(jié)點到(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)通路有多么復(fù)雜和不確定，也無論 其間包括有多少個路由器或(和)中間環(huán)節(jié)，信息流所經(jīng)歷的網(wǎng)絡(luò)時延就是控制過程中真 實的網(wǎng)絡(luò)時延，信息流傳輸過程中就已實現(xiàn)了對其時延的補償功能.第二步針對圖2所示的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實施本發(fā)明方法的時延補償如圖3所示.在圖3中，從系統(tǒng)的輸入R(s)與輸出Y(s)之間的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 y(s)=_C(s)G(s) _
_8]= 1 + C⑴G 00 + C(sXG(S)-Gm(S))e-"() 當被控對象預(yù)估模型Gm(s)等于被控對象G(s)時，式⑵可化簡為
r nC(s)G(s) =
⑶式(3)所示閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母中，不包含網(wǎng)絡(luò)時延T的指數(shù)項e_TS，即實現(xiàn)了 在其閉環(huán)特征方程l+C(s)G(s) =0中不包含網(wǎng)絡(luò)時延的指數(shù)項，從而消除了網(wǎng)絡(luò)時延對系 統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提高了系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)時延的補償功能.當被控對象預(yù)估模型Gm(s)不等于被控對象G(s)時，控制器C(s)可減少模型偏 差對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，同時增強系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力.本發(fā)明的適用范圍本發(fā)明適用于網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)控制系 統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)可存在一定量的數(shù)據(jù)丟包，網(wǎng)絡(luò)時延大于數(shù)個、乃至數(shù)十個采樣周期的網(wǎng)絡(luò)控制 系統(tǒng)時延動態(tài)補償與控制.本發(fā)明的特征在于該方法包括以下步驟1、當變送器節(jié)點被周期采樣信號觸發(fā)時，將采用方式A進行工作；
2、當變送器節(jié)點將被控對象的模型偏差信號w(s)通過反饋網(wǎng)絡(luò)通路向(控制) 執(zhí)行器節(jié)點傳輸時，將采用方式B進行工作；3、當(控制)執(zhí)行器節(jié)點被信號w(s)觸發(fā)時，將采用方式C進行工作.方式A的步驟包括A1 變送器節(jié)點工作于時間驅(qū)動方式，其觸發(fā)信號為周期采樣信號；A2 變送器節(jié)點被觸發(fā)后，對被控對象G(s)的輸出信號Y(s)和被控對象預(yù)估模型 Gffl(s)的輸出信號ygm(s)進行采樣；A3:將Y(s)和^(s)實施相減運算，得到被控對象的模型偏差信號w (s).方式B的步驟包括B1 變送器節(jié)點將模型偏差信號w(s)，通過反饋網(wǎng)絡(luò)通路向(控制)執(zhí)行器節(jié)點 傳輸.方式C的步驟包括C1 (控制)執(zhí)行器節(jié)點工作于事件驅(qū)動方式，被來自反饋網(wǎng)絡(luò)通路的信號w(s) 觸發(fā)；C2 將系統(tǒng)給定信號R(s)與w(s)和ym(S)實施相減運算，得到誤差信號e(s)；C3 對e (s)實施控制算法C (s)，得到控制信號u (s)；C4 將控制信號u(s)作為執(zhí)行驅(qū)動信號，對被控對象G(s)實施控制；C5 完成對被控對象預(yù)估模型Gm(s)的輸出信號ygni(s)的計算.4、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于系統(tǒng)包含變送器、(控制)執(zhí)行器、被 控對象及其預(yù)估模型等單元，各單元依照各自設(shè)定的工作方式進行工作.5、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于用真實的從變送器節(jié)點到(控制)執(zhí) 行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時延補償模型，從而在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)系統(tǒng)不 包含其間網(wǎng)絡(luò)時延的補償模型.6、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于當真實被控對象G(s)與其預(yù)估模型 Gffl(s)無差(w(s) =0)時，可實現(xiàn)對反饋網(wǎng)絡(luò)通路時延的完全補償，提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量.7、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于當真實被控對象G(s)與其預(yù)估模型 Gffl(s)有差(w(s)興0)時，控制器C(s)可減少模型偏差對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，同時增強 系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力.8、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上免除對變送器節(jié)點到(控 制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)時延的測量、估計或辨識.9、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上免除對變送器節(jié)點和(控 制)執(zhí)行器節(jié)點時鐘信號同步的要求.10、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時延補償方法的 實施與具體控制策略的選擇無關(guān).11、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時延補償方法的 實施與具體網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇無關(guān).12、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于方式A適用于變送器節(jié)點周期采樣 并對信號進行處理.13、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于方式B適用于變送器節(jié)點傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù).14、本發(fā)明所述的時延補償方法，其特征在于方式C適用于(控制)執(zhí)行器節(jié)點實 施控制算法并對信號進行處理.本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、由于從結(jié)構(gòu)上免除對網(wǎng)絡(luò)時延的測量、估計或辨識，免除了節(jié)點時鐘信號同步 的要求，進而避免了時延估計模型不準確造成的估計誤差，避免了對時延辨識所需耗費節(jié) 點存貯資源的浪費，同時還避免了由于時延造成的“空采樣”或“多采樣”帶來的補償誤差.2、由于從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)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)控制系統(tǒng)，亦適用于無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)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)上實現(xiàn)了與具體的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)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)控制系統(tǒng).4、本發(fā)明方法既可用于常數(shù)時延(包括無傳輸時延)，亦可用于隨機、時變和不確 定的網(wǎng)絡(luò)時延補償.5、由于本發(fā)明采用的是“軟”改變控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的補償方法，因而在其實現(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)控制系統(tǒng)智能節(jié)點自帶的軟件資源，就足以實現(xiàn) 其補償功能，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)僅存在于變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方框圖.圖2為網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.圖3為本發(fā)明所述的一種變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)時延補償方法結(jié) 構(gòu)圖.在圖1網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方框圖中， 系統(tǒng)包含輸入信號R，輸出信號Y，被控對象(G)，變送器(S)，反饋網(wǎng)絡(luò)通路，(控制)執(zhí)行 器(C/A)等單元.其中變送器(S)節(jié)點采用時間驅(qū)動方式進行工作，觸發(fā)周期為h，對被控對象(G)實施 周期采樣.(控制)執(zhí)行器(C/A)節(jié)點采用事件驅(qū)動方式進行工作，由變送器⑶節(jié)點的輸出 信號通過反饋網(wǎng)絡(luò)通路來觸發(fā)，其節(jié)點輸出信號改變被控對象(G)的狀態(tài)，實現(xiàn)對被控對 象(G)的控制作用 圖1中的變送器⑶節(jié)點，(控制)執(zhí)行器(C/A)節(jié)點都是智能節(jié)點，不僅具備存 貯運算功能與通信功能，而且還具備軟件組態(tài)與控制功能，這些節(jié)點包括現(xiàn)已廣泛應(yīng)用的 工業(yè)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)和集散控制系統(tǒng)(DCS)中常見的智能節(jié)點或智能設(shè)備等硬 件.在圖2網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中 系統(tǒng)包含輸入信號R，輸出信號Y，被控對象(G)，反饋網(wǎng)絡(luò)延遲e_TS，控制器C等單元.圖2中數(shù)據(jù)的傳輸經(jīng)歷著從變送器節(jié)點到(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸時 延T的影響，時延與具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)負載大小以及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，呈現(xiàn)出或定常、或隨機、或時變、或不確定等特性，對于網(wǎng)絡(luò)時延的測量、或估計、或觀測、或辨識 成為實現(xiàn)對其補償?shù)年P(guān)鍵前提條件.然而，通過網(wǎng)絡(luò)連接的各個節(jié)點的分布性使得網(wǎng)絡(luò)控 制系統(tǒng)中的各個節(jié)點很難滿足時鐘同步的要求，同時，由于網(wǎng)絡(luò)時延的隨機性和突發(fā)性，要 做到每一步都能準確預(yù)測是不可能的.在圖3本發(fā)明所述的變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)時延補償方法結(jié)構(gòu)圖 中系統(tǒng)包含輸入信號R，輸出信號Y，被控對象(G)，被控對象預(yù)估模型(GJ，反饋網(wǎng)絡(luò)延遲 e_TS和控制器C等單元.由于圖3中不含網(wǎng)絡(luò)時延的預(yù)估模型，免除了對隨機、時變或不確定性網(wǎng)絡(luò)時延 X的測量、估計、觀測或辨識，同時也免除了對變送器節(jié)點和(控制)執(zhí)行器節(jié)點時鐘信號 同步的要求，實現(xiàn)了將網(wǎng)絡(luò)時延T的指數(shù)項e_TS從閉環(huán)特征方程中消除，從而降低了時延 對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提高了系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)時延的補償與控制.
具體實施例方式下面將通過參照附圖3詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，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.具體實施步驟如下所述第一步工作于時間驅(qū)動方式的變送器節(jié)點對被控對象G(s)的輸出信號Y(s)和 被控對象預(yù)估模型Gm(s)的輸出信號ygni(s)進行周期采樣；對Y(s)和ygni(s)實施相減運 算，得到模型偏差信號w(s)；將w(s)通過反饋網(wǎng)絡(luò)通路向(控制)執(zhí)行器節(jié)點傳送；第二步工作于事件驅(qū)動方式的(控制)執(zhí)行器節(jié)點被反饋網(wǎng)絡(luò)通路信號w(s)觸 發(fā)；將系統(tǒng)給定信號R(s)與w(s)和ym(S)實施相減運算，得到誤差信號e(s)；對e(s)實 施控制算法C(s)，得到控制信號u(s)；將u(s)作為執(zhí)行驅(qū)動信號，對被控對象G(s)實施控 制作用.同時，完成對被控對象預(yù)估模型Gm(s)的輸出信號ygni(s)的計算.第三步返回第一步.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi).本說明書中未作詳細描述的內(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
一種變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)時延補償方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1).當變送器節(jié)點被周期采樣信號觸發(fā)時，將采用方式A進行工作；(2).當變送器節(jié)點將被控對象的模型偏差信號w(s)通過反饋網(wǎng)絡(luò)通路向(控制)執(zhí)行器節(jié)點傳輸時，將采用方式B進行工作；(3).當(控制)執(zhí)行器節(jié)點被信號w(s)觸發(fā)時，將采用方式C進行工作.
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償方法，其特征在于所述方式A的步驟包括A1 變送器節(jié)點工作于時間驅(qū)動方式，其觸發(fā)信號為周期采樣信號；A2:變送器節(jié)點被觸發(fā)后，對被控對象G(s)的輸出信號Y(s)和被控對象預(yù)估模型 Gffl(s)的輸出信號ygm(s)進行采樣；A3 將Y(s)和yjs)實施相減運算，得到被控對象的模型偏差信號w(s).
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償方法，其特征在于所述方式B的步驟包括B 1 變送器節(jié)點將模型偏差信號w(s)，通過反饋網(wǎng)絡(luò)通路向(控制)執(zhí)行器節(jié)點傳輸
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償方法，其特征在于所述方式C的步驟包括C1 (控制)執(zhí)行器節(jié)點工作于事件驅(qū)動方式，被來自反饋網(wǎng)絡(luò)通路的信號w(s)觸發(fā)；C2 將系統(tǒng)給定信號R(s)與w(s)和ym(S)實施相減運算，得到誤差信號e(s)；C3 對e (s)實施控制算法C (s)，得到控制信號u (s)；C4 將控制信號u(s)作為執(zhí)行驅(qū)動信號，對被控對象G(s)實施控制；C5:完成對被控對象預(yù)估模型Gm(s)的輸出信號^ (s)的計算.
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于系統(tǒng)包含變送器、(控制)執(zhí)行器、被控對 象及其預(yù)估模型等單元，各單元依照各自設(shè)定的工作方式進行工作.
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用真實的從變送器節(jié)點到(控制)執(zhí)行器 節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時延補償模型，從而在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)系統(tǒng)不包含 其間網(wǎng)絡(luò)時延的補償模型.
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當真實被控對象G(s)與其預(yù)估模型Gm(s) 無差(W(s) =0)時，可實現(xiàn)對反饋網(wǎng)絡(luò)通路時延的完全補償，提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量；當真實 被控對象G(s)與其預(yù)估模型Gm(s)有差(w(s)興0)時，控制器C(s)可減少模型偏差對系 統(tǒng)動態(tài)性能的影響，同時增強系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力.
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上免除對變送器節(jié)點到(控制)執(zhí) 行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)時延的測量、估計或辨識，免除對變送器節(jié)點和(控制)執(zhí)行器節(jié)點時 鐘信號同步的要求.
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時延補償方法的實施與 具體控制策略的選擇無關(guān)，與具體網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇無關(guān).
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于方式A適用于變送器節(jié)點周期采樣并對信 號進行處理；方式B適用于變送器節(jié)點傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；方式C適用于(控制)執(zhí)行器節(jié)點實 施控制算法并對信號進行處理。
全文摘要
本發(fā)明提出一種變送器與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)時延補償方法，屬于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。它采用真實的變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程代替其間網(wǎng)絡(luò)時延補償模型，免除對節(jié)點之間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時延的測量、估計或辨識，免除對節(jié)點時鐘信號同步的要求。采用本方法可降低時延對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提高系統(tǒng)的控制性能質(zhì)量。本發(fā)明適用于被控對象數(shù)學(xué)模型已知，網(wǎng)絡(luò)僅存在于變送器節(jié)點與(控制)執(zhí)行器節(jié)點之間，網(wǎng)絡(luò)可存在一定量的數(shù)據(jù)丟包的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時延動態(tài)補償與控制。
文檔編號G05B19/418GK101995871SQ201010552928
公開日2011年3月30日 申請日期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, 杜育寬, 杜鋒, 陳褒丹 申請人:海南大學(xué)