CN102645892B - 交通网络化控制***的控制方法 - Google Patents
交通网络化控制***的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102645892B CN102645892B CN201210072232.9A CN201210072232A CN102645892B CN 102645892 B CN102645892 B CN 102645892B CN 201210072232 A CN201210072232 A CN 201210072232A CN 102645892 B CN102645892 B CN 102645892B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- controller
- communication
- sequence
- guaranteed cost
- control system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
交通网络化控制***的控制方法,包括以下步骤:1)、根据实际工况对控制对象的模型进行辨识得到对象模型参数;根据***动态性能和鲁棒稳定性的要求确定期望的性能指标参数,控制器可调参数,***采样周期、***传输周期初始值,采样序列和更新序列;***模型为(1);2)、根据信号采样周期、采样序列和更新序列,在线解析计算保性能控制器,最优解则就是多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制器;3)由D/A转换后输出至执行器,由执行器作用到被控对象,使被控对象运行在给定的范围内。本发明有效避免多个控制器周期性切换,而且方便***采样周期调度,降低网络负荷,提高***的整体性能。
Description
技术领域
本发明属于工业以太网控制技术领域,涉及的是一种多变量通信受限网络控制***保性能控制方法。
背景技术
网络控制***是一种全分布式、网络化实时反馈控制***,是指传感器、控制器及执行器和通信网络的集合,用通信网络提供设备之间的数据传输,从而实现***资源共享和协调操作。目前,基于工业以太网的网络化控制***在能源、电力、交通、钢铁、船舶建设等垂直行业都有广泛的应用。网络控制***的重要特点是各节点的信息传输是通过竞争以获得网络资源,信道的竞争就不可避免的存在带宽、介质访问受限等通信受限问题。目前,针对多变量通信受限的网络控制器的设计方法普遍采用通信序列及混合逻辑动态构架的概念将原有网络控制***转变成集调度和控制于一体的离散周期性时变切换***,进而设计相应的控制器。这类设计方法普遍存在控制器的个数要受原有通信序列周期数的约束并且结构复杂。更进一步,当网络服务质量发生动态变化的时候,往往需要多个控制器周期性频繁切换才能确保控制***的性能。另一方面,这类方法所用到的相关专业理论知识较多,不便于被工程技术人员掌握和推广使用。
发明内容
为了克服现有网络控制***的需要多个控制器周期性频繁切换、***整体性能较差的不足,本发明提供一种多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制方法,控制器结构单一,不仅可以克服离散周期性时变***的控制器受原有通信序列周期约束问题,避免多个控制器周期性切换,而且方便***采样周期调度,降低网络负荷,提高***的整体性能。
为了解决上述技术问题采用的技术方案为:
一种多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制方法,包括以下步骤:
1)、根据实际工况对控制对象的模型进行辨识得到对象模型参数;根据***动态性能和鲁棒稳定性的要求确定期望的性能指标参数,控制器可调参数,***采样周期、***传输周期初始值,采样序列和更新序列;***模型为:
式中x(t)∈Rn是状态向量,u(t)∈Rm是控制输入,y(t)∈Rr是***输出,Ac,Bc,Cc是适当维数的***矩阵;
2)、根据信号采样周期、采样序列和更新序列,在线解析计算保性能控制器;过程如下:
(2.1)根据通信序列进行被控对象模型转换
其中:
——代表第i个传感器输出信号在一个有效传输周期内的采样时刻,
——代表第j个控制器输出信号在一个有效传输周期内的更新时刻,
n——代表满足条件时c的最大值,
Bc,j——代表矩阵Bc的第j列,
——代表C第i行;
(2.2)设计***的性能指标,如以下形式:
其中:Q和R是适当维数的给定对称正定加权矩阵;
(2.3)设计如下状态观测器,如以下形式:
(2.4)把观测器求解转化为以下矩阵不等式的解:
其中L=P-1*Y。
(2.5)设计保性能控制器,如以下形式:
(2.6)把保性能控制器求解转化为以下优化问题的解
其中的最优解则就是多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制器;
3)由D/A转换后输出至执行器,由执行器作用到被控对象,使被控对象运行在给定的范围内。
本发明的技术构思为:针对具有通信受限的多变量网络控制***保性能控制器的设计问题,首先通过采样序列和更新序列,在通信约束条件下采用非均匀采样方式将网络控制***转化为一类集控制和调度为一体的非均匀采样离散周期性模型。其次利用线性矩阵不等式给出单一的保性能控制器的设计方法,从而克服原有***的控制器个数受通信序列周期数的约束,避免多个控制器频繁地周期性切换,从而简化***结构。
本发明的有益效果主要表现在:单一控制器、***采样周期调度灵活、***结构简单。
附图说明
图1为本发明给出的通信受限网络控制***保性能控制器设计方案示意图。
图2为本发明实际运行时采用的结构示意图。
图3为本发明给出的闭环控制结构图。
图4为水槽液位对象的输出闭环响应。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1~图4,一种多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制方法,本实施例对于一个广泛研究采用的水槽液位控制过程:
第一步、在组态界面上设置模型辨识的相应参数,确定水槽液位控制过程的辨识模型如下:
其中它是指从被控过程的第i个输入到第j个输出的传递函数,g0ij(s)是其稳定正则的有理传递函数部分,θij是其相应的过程传输时滞,i,j=1,…p。设置控制器可调参数初始值为1。由工控机将对象模型辨识参数等数据送到存储单元RAM中;并在组态界面上设置***为“离线”调节状态。按照附图3所示的闭环控制结构图组建一个闭环控制***。
第二步:在组态界面上设置***的采样周期,传输周期,采样序列和更新序列。
采样序列为δ1={1,1,0},δ2={1,0,1},δ3={0,1,1};
更新序列为σ1={1,1,0},σ2={1,0,1},σ3={0,1,1};
T=0.1s,T0=0.6s。
第三步:在组态界面上点击“运行”键,在线计算最优保性能控制器。具体计算过程如下:
(1)求出对象状态空间模型
应用设计公式(2),得:
(2)应用公式(3)设计***二次性能如下:
(3)应用公式(5)可得到状态观测器:
(4)按照公式(5),(6)可得最优保性能控制器:
第四步:对u(k)进行限幅,防止积分饱和,然后由D/A转换后输出至执行器,由执行器作用到被控对象,使被控对象运行在给定的范围内;此时组态界面上显示的是在线情况下的***闭环响应曲线,观察曲线进行在线微调。
第五步:在组态界面上设置***为“在线”调节状态,启动控制***参数调节,重新执行“在线控制程序”得到当前时刻最优的控制量。
以上阐述的是本发明给出的一个实施例表现出的优良优化效果,显然本发明不只是限于上述实施例,在不偏离本发明基本精神及不超出本发明实质内容所涉及范围的前提下对其可作种种变形加以实施。本发明给出的多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制器设计方法可广泛应用于基于工业以太网的能源、电力、交通、钢铁、船舶建设等垂直行业的网络化控制***。
Claims (1)
1.一种应用于交通网络化控制***的多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制方法,其特征在于:所述控制方法包括以下步骤:
1)、根据实际工况对交通网络化控制***的控制对象的模型进行辨识得到对象模型参数;根据***动态性能和鲁棒稳定性的要求确定期望的性能指标参数,控制器可调参数,***采样周期、***传输周期初始值,采样序列和更新序列;***模型为:
式中x(t)∈Rn是状态向量,u(t)∈Rm是控制输入,y(t)∈Rr是***输出,Ac,Bc,Cc是适当维数的***矩阵;
2)、根据信号采样周期、采样序列和更新序列,在线解析计算保性能控制器;过程如下:
(2.1)根据通信序列进行交通网络化控制***模型转换
其中:
W=[W1,…,Wj,...,Wm],
Uk=[U1,...,Uj,...,Um]T,
Yk=[Y1,...,Yi,...,Yr]T,
O=[O1,...,Oi,...,Or]T,
H=[H1,...,Hi,...,Hr]T,
——代表第i个传感器输出信号在一个有效传输周期内的采样时刻,
——代表第j个控制器输出信号在一个有效传输周期内的更新时刻,
n——代表满足条件时c的最大值,
Bc,j——代表矩阵Bc的第j列,
——代表C第i行;
(2.2)设计***的性能指标,如以下形式:
其中:Q和R是适当维数的给定对称正定加权矩阵;
(2.3)设计如下状态观测器,如以下形式:
(2.4)把观测器求解转化为以下矩阵不等式的解:
-P<0
其中L=P-1*Y。
(2.5)设计保性能控制器,如以下形式:
(6)
(2.6)把保性能控制器求解转化为以下优化问题的解
其中的最优解则就是多变量通信受限网络控制***非均匀采样保性能控制器;
3)由D/A转换后输出至执行器,由执行器作用到交通网络化控制***的被控对象,使被控对象运行在给定的范围内。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210072232.9A CN102645892B (zh) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | 交通网络化控制***的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210072232.9A CN102645892B (zh) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | 交通网络化控制***的控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102645892A CN102645892A (zh) | 2012-08-22 |
CN102645892B true CN102645892B (zh) | 2014-11-05 |
Family
ID=46658757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210072232.9A Active CN102645892B (zh) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | 交通网络化控制***的控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102645892B (zh) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103217904A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-24 | 浙江工业大学 | 一种具有通信受限的广域测量电力***控制方法 |
CN106873373A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-20 | 浙江工业大学 | 基于调度与控制器参数动态重构的不锈钢反应釜网络化控制方法 |
CN106873375A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-20 | 浙江工业大学 | 基于调度与控制器参数动态重构的多晶硅熔炼装置网络化控制方法 |
CN106873376A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-20 | 浙江工业大学 | 基于调度与控制器参数动态重构的搪玻璃反应釜网络化控制方法 |
CN107024862B (zh) * | 2017-03-23 | 2019-12-24 | 浙江工业大学 | 基于控制参数动态重构的三足式离心机网络化控制方法 |
CN107085369A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-22 | 浙江工业大学 | 基于调度与控制器参数动态重构的磁粉真空烧结装置网络化控制方法 |
CN106843182B (zh) * | 2017-03-23 | 2019-01-08 | 浙江工业大学 | 基于调度与控制器参数动态重构的药品粉碎装置网络化控制方法 |
CN106873374A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-20 | 浙江工业大学 | 基于调度与控制器参数动态重构的大型电子束焊接装置网络化控制方法 |
CN108681247B (zh) * | 2018-05-14 | 2021-03-30 | 中国人民解放***箭军工程大学 | 一种完全分布式保性能通信容错编队控制方法 |
CN110018637B (zh) * | 2018-12-27 | 2021-08-13 | 西北工业大学 | 一种考虑完成时间约束的航天器姿态跟踪保性能控制方法 |
CN113589691B (zh) * | 2021-07-14 | 2023-02-28 | 中国地质大学(武汉) | 一种通信受限网络化***的信号跟踪控制方法及*** |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101127159A (zh) * | 2007-09-18 | 2008-02-20 | 中国科学院软件研究所 | 基于网络受限移动对象数据库的交通流数据采集与分析 |
CN102291738A (zh) * | 2011-08-11 | 2011-12-21 | 大连理工大学 | 一种基于无线传感器网络的数据监测***及其网关设备 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8265203B2 (en) * | 2009-01-21 | 2012-09-11 | Ntt Docomo, Inc. | Method and system of differential complex and real multi-carrier demodulation |
-
2012
- 2012-03-16 CN CN201210072232.9A patent/CN102645892B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101127159A (zh) * | 2007-09-18 | 2008-02-20 | 中国科学院软件研究所 | 基于网络受限移动对象数据库的交通流数据采集与分析 |
CN102291738A (zh) * | 2011-08-11 | 2011-12-21 | 大连理工大学 | 一种基于无线传感器网络的数据监测***及其网关设备 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
基于网络服务质量的网络控制器设计;邵奇可等;《自动化学报》;20100831;第36卷(第8期);1209-1212 * |
彭晨等.网络环境下基于网络QoS的网络控制器优化设计.《自动化学报》.2007,第33卷(第2期),214-217. * |
网络环境下基于网络QoS的网络控制器优化设计;彭晨等;《自动化学报》;20070228;第33卷(第2期);214-217 * |
邵奇可等.基于网络服务质量的网络控制器设计.《自动化学报》.2010,第36卷(第8期),1209-1212. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102645892A (zh) | 2012-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102645892B (zh) | 交通网络化控制***的控制方法 | |
CN102749845B (zh) | 基于事件触发机制的电力***状态反馈控制器构建方法 | |
CN103400209B (zh) | 配电网检修实施方案优化方法 | |
CN202583857U (zh) | 分布式污水处理动态过程监控*** | |
CN105071399B (zh) | 基于主、配电网互动协调的电压无功综合控制*** | |
CN102055241A (zh) | 集成的实时功率和太阳能电场控制*** | |
CN103309371A (zh) | 一种基于控制变量参数化方法的间歇反应釜控制*** | |
CN106558876B (zh) | 一种交直流混合主动配电网的运行控制方法 | |
CN104779611A (zh) | 基于集中式和分布式双层优化策略的微电网经济调度方法 | |
CN102184472A (zh) | 一种基于电网调度侧需求的风水火联合调度方法 | |
CN101409941A (zh) | 一种煤气管网现状分析***及其方法 | |
CN106482507B (zh) | 一种水泥分解炉燃烧自动控制方法 | |
CN102830625A (zh) | 基于神经网络预测控制的过程控制***及方法 | |
CN103453580A (zh) | 换热站综合智能控制方法 | |
CN105937823B (zh) | 一种地源热泵控制方法及*** | |
CN111799808A (zh) | 一种电网无功电压分布式控制方法及*** | |
CN117455721A (zh) | 一种基于人工智能的综合能源管理与优化*** | |
CN107134790A (zh) | 一种基于大数据的配电网无功优化控制序列确定方法 | |
CN110412960B (zh) | 基于云计算的制糖厂进榨及压榨智慧生产管理方法及*** | |
CN106873374A (zh) | 基于调度与控制器参数动态重构的大型电子束焊接装置网络化控制方法 | |
Li et al. | Power grid load state information perception forecasting technology for battery energy storage system based on Elman neural network | |
CN104299055B (zh) | 一种抑制电厂内机组反向调节的发电计划优化方法 | |
CN104122878B (zh) | 工业节能减排控制装置的控制方法 | |
CN106873373A (zh) | 基于调度与控制器参数动态重构的不锈钢反应釜网络化控制方法 | |
CN107024862B (zh) | 基于控制参数动态重构的三足式离心机网络化控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201110 Address after: 11th floor, donglecheng international, Shuguang Road, Chengguan Street, Dongming County, Heze City, Shandong Province Patentee after: Heze Jianshu Intelligent Technology Co., Ltd Address before: Hangzhou City, Zhejiang province 310014 City Zhaohui District Six Patentee before: ZHEJIANG University OF TECHNOLOGY |