专利名称：一种网络串级控制系统未知网络时延的补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种网络串级控制系统未知网络时延的补偿方法，属于网络控制系统 技术领域.
背景技术：
随着计算机网络的广泛使用和网络技术的不断发展，控制系统的结构正在发生变 化，网络控制系统(networked control systems,NCS)应运而生.“网络控制系统”是指某 个区域现场传感器、控制器、执行器和通信网络的集合，用以提供设备之间的数据传输，使 该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调操作，是一种集通信网络和控制系统于一体 的全分布式、网络化实时反馈控制系统.这种网络化的控制模式具有信息资源共享、连接 线数减少、易于扩展和维护、高效率、高可靠性等优点，同时也提高了系统的灵活性，维护和 故障诊断变得简单方便.但是，由于网络带宽有限，信息的传送不可避免地会产生网络时延，时延的存在使 得系统性能变差，严重时甚至影响到系统的稳定性.同时，由于网络时延的未知性，使得网 络控制系统的分析和设计变得非常地困难.目前，国内外关于网络控制系统的研究主要是针对单回路的控制系统，分别在网 络时延恒定、时变或随机，网络时延小于一个采样周期或大于一个采样周期，单包传输或多 包传输，有无数据包丢失等各种条件下，对其进行建模与稳定性分析，但鲜有论文对网络串 级控制系统进行研究.控制回路通过实时网络闭合的串级控制系统称为网络串级控制系 统(NCCS)，适用于本发明的网络串级控制系统的典型结构框图如图1所示.由于网络串级控制系统是一个多闭环回路的网络控制系统，对网络时延影响的分 析与系统性能的研究远比单回路的网络控制系统要复杂得多.内回路网络时延将严重影 响内回路网络控制系统的快速性和抗干扰能力，同时也将与外回路网络时延一起对整个网 络串级控制系统的稳定性和控制品质产生负面影响.对于网络时延研究的难点在于(1)由于网络时延与网络拓扑结构、通信协议、网络负载、网络带宽和数据包大小 等因素有关.对大于数个乃至数十个采样周期的网络时延，要建立准确的预测、估计或辨 识的数学模型，目前几乎是不可能的.(2)发生在前一个节点向后一个节点传输网络数据过程中的网络时延，在前一个 节点中无论采用何种预测或估计方法，都不可能事先提前知道其后产生的网络时延的准确 值.时延导致系统性能下降甚至造成系统不稳定，同时也给控制系统的分析与设计带来困 难.(3)要满足网络串级控制系统中，不同分布地点的所有节点时钟信号完全同步是 不现实的.针对网络同时存在于所有前向与反馈通路中的网络串级控制系统如图2所示，其 输入R(s)与输出Yjs)之间的闭环传递函为fnmi1 m=_C^e^C^e^G^G^s)_
L J R(s) 1 + C,(s)e-T'sC2(s)e-TlSG2(s)G,+ C2{s)evG2^ '式中:C“S)是主控制器，C2(s)是副控制器;G“s)是主被控对象，G2(s)是副被控 对象；T工表示将网络数据从主控制器节点传输到副控制器节点所产生的未知网络时延； X 2表示将网络数据从主变送器节点传输到主控制器节点所产生的未知网络时延；T 3表示 将网络数据从副变送器节点传输到副控制器节点所产生的未知网络时延；t4表示将网络 数据从副控制器节点传输到执行器节点所产生的未知网络时延；由于等式(1)所示的闭环传递函数的分母中包含网络时延^和T2，^和14的 指数项^和^，一和时延的存在将恶化系统的控制性能质量，甚至导致系统失去稳定 性，严重时可使系统出现故障.降低时延对系统稳定性影响的关键，就在于能否实现将未知网络时延^和T2， 13和14的指数项￡ 和61，广-和^-从等式(1)的分母中去除，即实现系统闭环特征方 程中不包含所有网络时延的指数项，进而实现对网络时延的补偿.然而，要实现对网络时 延的补偿，首先必须知道网络时延的大小.目前，国内外通常采用的方法是通过对网络时 延T工和T 2，T 3和T 4的测量，来补偿时延T工和T 2，T 3和T 4对系统稳定性的影响.但 是，由于对网络时延^和12，^和T4的准确测量需要满足节点时钟信号同步的要求， 若采用硬件来实现节点时钟信号完全同步，则需要较大的经济投入；若采用软件校正时钟 信号，则由于校正信号在节点间传输时，可能遭遇网络时延的影响，难以实现节点时钟完全 同步.若采用对网络时延进行估计、观测、辨识或预测的方法来获得网络时延的大小，则首 先必须知道网络时延的准确概率分布，或准确的数学模型，但由于网络时延的大小与具体 的网络协议、网络负载大小以及网络拓扑结构等因素有关，对网络时延的估计、观测、辨识 或预测都可能存在偏差.因此，如何免除对节点时钟信号同步的要求，免除对节点之间网络时延的估计、观 测、辨识或预测，同时又能获得节点之间准确的时延值，进而实现对网络串级控制系统所有 通路网络中未知网络时延的补偿作用，已成为网络串级控制系统中需要解决的关键问题之
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种网络串级控制系统未知网络时延的补 偿方法.本发明的目的针对网络串级控制系统中，网络时延“测不准”的难题，本发明提出了一种免除对 主变送器、主控制器、副变送器和执行器节点时钟信号同步的要求，同时也免除对网络串级 控制系统中未知网络时延的测量、估计或辨识的时延补偿方法，实现对所有前向与反馈通 路中的网络时延分段、实时、在线和动态的补偿与控制.本发明采用的方法是第一步采用主变送器节点到主控制器节点之间的真实网络数据传输过程代替其 间网络时延的补偿模型，在结构上实现系统不包含其间网络时延的补偿模型.无论从主变 送器节点到主控制器节点之间的网络通路有多么复杂和不确定，也无论其间包括有多少个路由器或(和)中间环节，信息流所经历的网络时延就是控制过程中真实的网络时延，信息 流传输过程中就已实现了对其时延的补偿功能.第二步采用副变送器节点到副控制器节点之间的真实网络数据传输过程代替其 间网络时延的补偿模型，在结构上实现系统不包含其间网络时延的补偿模型.无论从副变 送器节点到副控制器节点之间的网络通路有多么复杂和不确定，也无论其间包括有多少个 路由器或(和)中间环节，信息流所经历的网络时延就是控制过程中真实的网络时延，信息 流传输过程中就已实现了对其时延的补偿功能.第三步采用主控制器节点到副控制器节点之间的真实网络数据传输过程代替其 间网络时延的补偿模型，在结构上实现系统不包含其间网络时延的补偿模型.无论从主控 制器节点到副控制器节点之间的网络通路有多么复杂和不确定，也无论其间包括有多少个 路由器或(和)中间环节，信息流所经历的网络时延就是控制过程中真实的网络时延，信息 流传输过程中就已实现了对其时延的补偿功能.第四步采用副控制器节点到执行器节点之间的真实网络数据传输过程代替其间 网络时延的补偿模型，在结构上实现系统不包含其间网络时延的补偿模型，无论从副控制 器节点到执行器节点之间的网络通路有多么复杂和不确定，也无论其间包括有多少个路由 器或(和)中间环节，信息流所经历的网络时延就是控制过程中真实的网络时延，信息流传 输过程中就已实现了对其时延的补偿功能.第五步针对图2所示的网络串级控制系统，实施本发明方法的网络时延补偿结 构如图3所示.在图3中，不包含主副被控对象的预估模型，从系统的输入R(s)与输出Yjs)之 间的闭环传递函数为
「_ 你)_ e-^C^C^G^js)
R(s) 1 + C2 (s)G2 (s) + C, (s)C2 (s)G2 )G, (5)式(2)所示网络串级控制系统的闭环传递函数分母中，不包含网络时延^和t2， 丁 3和x4的指数项，即实现了闭环特征方程1+C2 (s) G2 (s) (s) C2 (s) G2 (s) Gl (s) = 0中不 包含网络时延的指数项，从而消除了网络时延对系统稳定性的影响，提高了系统的控制性 能质量，实现了对未知网络时延的补偿功能.本发明的适用范围本发明适用于主副被控对象数学模型已知或不确知，系统存在未知干扰，网络存 在一定量的数据丢包，网络同时存在于网络串级控制系统的所有前向与反馈通路中的未知 网络时延的动态补偿与控制.本发明的特征在于该方法包括以下步骤1、当主变送器节点被采样周期、触发时，将采用方式A进行工作；2、当主变送器节点将主被控对象&(8)的输出信号Yjs)通过外反馈网络通路向 主控制器节点传输时，将采用方式B进行工作；3、当副变送器节点被采样周期h2触发时，将采用方式C进行工作；4、当副变送器节点将副被控对象62(8)的输出信号Yjs)通过内反馈网络通路向 副控制器节点传输时，将采用方式D进行工作；5、当主控制器节点被信号1(8)触发时，将采用方式E进行工作；
6、当主控制器节点通过外前向网络通路将误差信号ei(s)向副控制器节点传输 时，将采用方式f进行工作；7、当副控制器节点被信号1(8)或(和)信号ei(s)所触发时，将采用方式g进行 工作；8、当副控制器节点通过内前向网络通路将信号e2(s)向执行器节点传输时，将采 用方式h进行工作；9、当执行器节点被信号e2(s)触发时，将采用方式i进行工作.方式a的步骤包括A1 主变送器节点工作于时间驱动方式，其触发采样周期为、；A2 主变送器节点被触发后，对主被控对象& (s)的输出信号A (s)进行采样.方式b的步骤包括b1 主变送器节点将信号yjs)，通过外反馈网络通路向主控制器节点传输.方式c的步骤包括c1 副变送器节点工作于时间驱动方式，其触发采样周期为h2 ；c2 副变送器节点被触发后，对副被控对象g2 (s)的输出信号y2 (s)进行采样.方式d的步骤包括d1 副变送器节点将信号y2(s)，通过内反馈网络通路向副控制器节点传输.方式e的步骤包括e1 主控制器节点工作于事件驱动方式，并被来自外反馈网络通路的信号yjs)触 发；e2 将系统给定信号r(s)与yjs)相加减，得到外回路系统误差信号力(s).方式f的步骤包括f1 主控制器节点将误差信号ei(s)，通过外前向网络通路向副控制器节点传输.方式g的步骤包括g1 副控制器节点工作于事件驱动方式，并被来自内反馈网络通路的信号y2(s)或 (和)来自外前向网络通路的信号ejs)触发；g2:^ei(s)与信号y2(s)相加减，得到内回路误差信号62(8).方式h的步骤包括& 副控制器节点将误差信号e2(s)，通过内前向网络通路向执行器节点传输.方式I的步骤包括II 执行器节点工作于事件驱动方式；12 执行器节点被误差信号e2 (s)触发；13 将e2 (s)和a (s)相减，得到误差信号e3 (s)；14 对e3 (s)实施主控制算法q (s)，得到控制信号Ul (s)；15 将Ul (s)和y2 (s)相减，得到误差信号e4 (s)；I6d#e4(s)作用于副控制算法C2 (s)，得到控制信号u2 (s)；17 :^u2(s)作为驱动信号，对副被控对象62(8)实施控制；从而改变g2(s)的状 态，进而改变gi(s)的状态，实现对&(8) %g2(s)的控制作用.10、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于系统包含主变送器节点、副变送器节点、主控制器节点、副控制器节点、执行器节点、主被控对象和副被控对象等单元，各单元依 照各自设定的工作方式和功能进行工作.11、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于用所有真实的外回路网络通路的数 据传输过程代替其间网络时延补偿模型，从而在结构上实现系统不包含其间网络时延的补 偿模型.12、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于用所有真实的内回路网络通路的数 据传输过程代替其间网络时延补偿模型，从而在结构上实现系统不包含其间网络时延的补 偿模型.13、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于从结构上免除对网络串级控制系统 所有节点之间网络时延的测量、观测、估计或辨识.14、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于从结构上免除对网络串级控制系统 所有节点时钟信号同步的要求.15、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于从结构上实现网络时延补偿方法的 实施与具体控制策略Ci(s)和(2(8)的选择无关.16、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于从结构上实现网络时延补偿方法的 实施与具体网络通信协议的选择无关.17、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于当无需确知主副被控对象的数学模 型，从结构上就可实现对网络串级控制系统外回路和内回路网络通路未知网络时延的完全 补偿，提高系统的控制性能质量.18、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于采用的是“软”改变控制系统结构的 补偿方法，无需再增加任何硬件设备，利用现有网络串级控制系统智能节点自带的软件资 源，就足以实现其补偿功能.19、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式A适用于主变送器节点周期采 样.20、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式B适用于主变送器节点传输网 络数据.21、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式C适用于副变送器节点周期采 样.22、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式D适用于副变送器节点传输网 络数据.23、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式E适用于主控制器节点对信号 进行处理.24、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式F适用于主控制器节点传输网 络数据.25、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式G适用于副控制器节点对信号 进行处理.26、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式H适用于副控制器节点传输网 络数据.27、本发明所述的时延补偿方法，其特征在于方式I适用于执行器节点对副被控对象G2(s)实施控制，并对信号进行处理.本发明具有如下优点1、由于从结构上免除了对内外回路中，所有网络通路未知网络时延的测量、观测、 估计或辨识，同时还免除了节点时钟信号同步的要求，进而避免了时延估计模型不准确造 成的估计误差，避免了对时延辨识所需耗费节点存贮资源的浪费，同时还避免了由于时延 造成的“空采样”或“多采样”带来的补偿误差.2、由于从结构上实现了与具体的网络通信协议的选择无关，因而既适用于采用有 线网络协议的网络串级控制系统，亦适用于无线网络协议的网络串级控制系统；既适用于 确定性网络协议，亦适用于时变性的网络协议.3、由于从结构上实现了与具体的网络通信协议的选择无关，因而既适用于基于有 线网络协议的异构网络串级控制系统，亦适用于基于无线网络协议的异构网络串级控制系 统，同时还适用于异质(如有线与无线混杂)的网络串级控制系统的时延补偿.4、由于从结构上实现了与具体的主(副)控制器的控制策略的选择无关，因而既 可用于采用常规控制的网络串级控制系统，亦可用于采用智能控制或采用复杂控制策略的 网络串级控制系统.5、由于本发明采用的是“软”改变控制系统结构的补偿方法，因而在其实现过程中 无需再增加任何硬件设备，利用现有网络串级控制系统智能节点自带的软件资源，就足以 实现其补偿功能，因而可节省硬件投资，便于推广和应用.
图1为网络存在于内外回路所有通路中的网络串级控制系统方框图.图2为网络存在于内外回路所有通路中的网络串级控制系统结构图.图3为本发明所述的网络串级控制系统所有网络通路中，未知网络时延补偿方法 结构图.在图1的方框图中，系统由输入信号(R)，主被控对象(h)，主变送器(SD，外回路 反馈网络通路，主控制器和)，外回路前向网络通路；副变送器(s2)，内回路反馈网络通路， 副控制器(c2)，内回路前向网络通路，执行器(A)，副被控对象(G2)等单元所组成.主变送器(SD节点采用时间驱动方式进行工作，触发周期为hp对主被控对象 (G:)实施周期采样.主控制器(Q)节点采用事件驱动方式进行工作，由主变送器O节点的输出信号 通过外反馈网络通路来触发.副控制器(C2)节点采用事件驱动方式进行工作，由副变送器(S2)的输出信号通过 内回路反馈网络通路，或(和)由主控制器(Q)节点的输出信号通过外回路前向网络通路 来触发.副变送器(S2)节点采用时间驱动方式进行工作，触发周期为h2，对副被控对象 (G2)实施周期采样.执行器(A)节点采用事件驱动方式进行工作，由副控制器(C2)节点通过内回路前 向网络通路的控制信号来触发，驱动执行机构从而改变副被控对象(G2)的状态，进而改变 主被控对象(Gi)的状态.
图1中系统的主变送器(Si)节点，副变送器(S2)节点，主控制器(C》节点，副控制 器(c2)节点，以及执行器(A)节点都是智能节点，不仅具备存贮运算功能与通信功能，而且 具备软件组态与控制功能，这些节点包括现已广泛应用的工业现场总线控制系统(FCS)和 集散控制系统(DCS)中常见的智能节点或智能设备等硬件.在图2的系统中，数据传输过程中的未知网络时延对于系统的稳定性和控制性能 质量有着显著的影响.网络串级控制系统的数据传输经历着从主变送器节点经外反馈网 络通路传输到主控制器节点所产生的未知网络时延t2，从主控制器节点经外前向网络通 路传输到副控制器节点所产生的未知网络时延T工，从副控制器节点经内前向网络通路传 输到执行器节点所产生的未知网络时延T 3,以及从副变送器节点经内反馈网络通路传输 到副控制器节点所产生的未知网络时延t4的影响.时延与具体的网络协议、网络负载大 小以及网络拓扑结构等因素有关，对于网络时延的测量、或估计、或观测、或辨识已成为实 现对其补偿的关键前提条件.然而，通过网络连接的各个节点的分布性使得网络串级控制 系统中的各个节点很难满足时钟信号同步的要求.同时，由于网络时延的未知和突发性， 要做到每一步都能准确预测是不可能的.在图3的系统中，既不包含从主变送器节点经外反馈网络通路传输到主控制器节 点之间的网络时延预估模型，也不包含从主控制器节点经外前向网络通路传输到副控制器 节点之间的网络时延预估模型；同时也不包含从副控制器节点经内前向网络通路传输到执 行器节点之间的网络时延预估模型，以及从副变送器节点经内反馈网络通路传输到副控制 器节点之间的网络时延预估模型.进而免除了对未知网络时延^和t2，13和14的测量、 估计、观测或辨识，同时也免除了对(主变送器、副变送器、主控制器、副控制器、执行器)节 点时钟信号同步的要求.当主副被控对象预估模型与其真实模型，以及副控制器及其预估 模型相等时，可实现从系统的输入信号R(s)到系统的输出信号Yjs)的闭环传递函数中， 将网络时延^和t2，13和14的指数项￡，和^￥，广“和^々从分母中消除，即实现闭环特 征方程中不包含网络时延^和t2，13和14的指数项，从而降低了时延对系统稳定性的 影响，提高了系统的控制性能质量，实现对未知网络时延的补偿与控制.
具体实施例方式下面将通过参照附图3详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人 员更清楚本发明的上述及其它特征和优点.具体实施步骤如下所述第一步工作于时间驱动方式的主变送器节点对主被控对象&(8)的输出信号 Yjs)进行周期采样(采样周期为h)；第二步主变送器节点将Yjs)通过外回路反馈网络通路传输到主控制器节点；第三步工作于事件驱动方式的主控制器节点，被信号Yjs)所触发；将系统给定 信号R(S)与仏)相加减，得到误差信号力⑷；并将ei(s)通过外回路前向网络通路传输 到副控制器节点；第四步工作于时间驱动方式的副变送器节点对副被控对象62(8)的输出信号 Y2(S)进行周期采样(采样周期为h2)；并将Y2(S)通过内回路反馈网络通路传输到副控制 器节点；
第五步工作于事件驱动方式的副控制器节点，被信号ei(s)或(和)Y2(S)所触 发；将ei(s) %Y2(S)相加减，得到误差信号^⑷；将e2(s)通过内回路前向网络通路向执 行器节点传输；第六步工作于事件驱动方式的执行器节点，被e2(s)所触发；将e2(s)与1(8)相 减，得到误差信号e3(s)；对e3(s)实施控制算法Cjs)，其输出为…⑷；将Ul (s)与Y2 (s)相 减，得到误差信号e4(s)；对e4(s)实施控制算法C2(s)，其输出为 ⑷；将u2(s)驱动执行 机构，从而改变副被控对象G2(s)的状态，进而改变主被控对象&(8)的状态；第七步返回第一步.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1.一种网络串级控制系统未知网络时延的补偿方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1).当主变送器节点被采样周期h触发时，将采用方式A进行工作；(2).当主变送器节点将主被控对象&(8)的输出信号Yjs)通过外反馈网络通路向主 控制器节点传输时，将采用方式B进行工作；(3).当副变送器节点被采样周期h2触发时，将采用方式C进行工作；(4).当副变送器节点将副被控对象62(8)的输出信号Yjs)通过内反馈网络通路向副 控制器节点传输时，将采用方式D进行工作；(5).当主控制器节点被信号1(8)触发时，将采用方式E进行工作；(6).当主控制器节点通过外前向网络通路将误差信号ei(s)向副控制器节点传输时， 将采用方式F进行工作；(7).当副控制器节点被信号1(8)或(和)信号ei(s)所触发时，将采用方式G进行 工作；(8).当副控制器节点通过内前向网络通路将信号62(8)向执行器节点传输时，将采用 方式H进行工作；(9).当执行器节点被信号e2(s)触发时，将采用方式I进行工作.
2.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式A的步骤包括 A1 主变送器节点工作于时间驱动方式，其触发采样周期为、；A2:主变送器节点被触发后，对主被控对象Gjs)的输出信号Yjs)进行采样.
3.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式B的步骤包括 B1 主变送器节点将信号A (s)，通过外反馈网络通路向主控制器节点传输.
4.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式C的步骤包括 C1 副变送器节点工作于时间驱动方式，其触发采样周期为h2 ；C2:副变送器节点被触发后，对副被控对象G2(s)的输出信号Y2(S)进行采样.
5.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式D的步骤包括 D1 副变送器节点将信号Y2(s)，通过内反馈网络通路向副控制器节点传输.
6.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式E的步骤包括E1 主控制器节点工作于事件驱动方式，并被来自外反馈网络通路的信号Yjs)触发； E2 将系统给定信号R(s)与1(8)相加减，得到外回路系统误差信号ei(s).
7.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式F的步骤包括F1 主控制器节点将误差信号ei(s)，通过外前向网络通路向副控制器节点传输.
8.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式G的步骤包括G1 副控制器节点工作于事件驱动方式，并被来自内反馈网络通路的信号Y2(s)或 (和)来自外前向网络通路的信号ejs)触发；G2 将力⑷与信号Y2(s)相加减，得到内回路误差信号e2(s).
9.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式H的步骤包括氏副控制器节点将误差信号e2(s)，通过内前向网络通路向执行器节点传输.
10.根据权利要求1所述的补偿方法，其特征在于所述方式I的步骤包括 II 执行器节点工作于事件驱动方式；(12执行器节点被误差信号e2(s)触发；(13将e2(s)和Y“s)相减，得到误差信号e3(s)；(14:将e3(s)实施主控制算法(^(8)，得到控制信号Ul(s)；(15将屮⑷禾PY2(s)相减，得到误差信号e4(s)；(16将e4(s)作用于副控制算法C2(s)，得到控制信号u2(s)；(I7:将U2(s)作为驱动信号，对副被控对象62(8)实施控制；从而改变G2(S)的状态，进 而改变Gjs)的状态，实现对^⑷%G2(S)的控制作用.
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系统包含主变送器节点、副变送器节点、 主控制器节点、副控制器节点、执行器节点、主被控对象和副被控对象等单元，各单元依照 各自设定的工作方式和功能进行工作.
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用所有真实的外回路网络通路的数据传 输过程代替其间网络时延补偿模型；用所有真实的内回路网络通路的数据传输过程代替其 间网络时延补偿模型，从而在结构上实现系统不包含网络时延的补偿模型.
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于从结构上免除对所有网络节点之间网络 时延的测量、观测、估计或辨识；免除对所有网络节点时钟信号同步的要求.
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于从结构上实现网络时延补偿方法的实施 与具体控制策略(^(8) ^P C2(s)的选择无关，与具体网络通信协议的选择无关.
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当无需确知主副被控对象的数学模型，从 结构上就可实现对网络串级控制系统外回路和内回路网络通路未知网络时延的完全补偿， 提高系统的控制性能质量.
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用的是“软”改变控制系统结构的补偿 方法，无需再增加任何硬件设备，利用现有网络串级控制系统智能节点自带的软件资源，就 足以实现其补偿功能.
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于方式A适用于主变送器节点周期采样；方 式B适用于主变送器节点传输网络数据；方式C适用于副变送器节点周期采样；方式D适用 于副变送器节点传输网络数据；方式E适用于主控制器节点对信号进行处理；方式F适用 于主控制器节点传输网络数据；方式G适用于副控制器节点对信号进行处理；方式H适用 于副控制器节点传输网络数据；方式I适用于执行器节点对副被控对象G2(s)实施控制，并 对信号进行处理。
全文摘要
本发明提出一种网络串级控制系统未知网络时延的补偿方法，属于网络控制系统技术领域.它采用真实的网络串级控制系统所有前向与反馈网络通路节点之间的网络数据传输过程，代替其间网络时延补偿模型，免除对节点之间网络数据传输未知时延的测量、观测、估计或辨识，免除对节点时钟信号同步的要求.采用本方法可降低未知网络时延对系统稳定性的影响，改善系统控制性能品质.本发明适用于主副被控对象数学模型已知或不确知，系统存在未知干扰，网络存在一定量的数据丢包，网络同时存在于网络串级控制系统的所有前向与反馈通路中的未知网络时延的动态补偿与控制。
文档编号G05B19/418GK102004480SQ20101055761
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者杜文才, 杜锋 申请人:海南大学