一种适用于网络控制系统的死区调度方法

摘要

一种适用于网络控制系统的死区调度方法，属于网络控制系统(NCS)技术领域.本发明以确保系统满足共享同一网络的多个NCS输出进入其稳态值的±5％或±2％波动范围为目标，选取各个NCS死区阀值δ为0.05或0.02，偏差变化率ec(k)阀值γ为0.025，以e(k)和ec(k)作为双重约束来确定控制器节点是否需要向执行器节点发送数据包的条件.当|e(k)|＜δ且|ec(k)|＜γ时，表明系统已进入其稳定状态，控制器节点无需通过共享网络向执行器节点发送新的数据包；当|e(k)|≥δ或|ec(k)|≥γ时，表明系统正处在过渡过程中，控制器节点需要通过共享网络向执行器节点发送新的数据包.采用本发明可节省网络带宽资源，提高带宽利用率，同时使系统既稳定又满足稳态性能质量要求。

主权项

一种适用于网络控制系统的死区调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1).当传感器节点被周期采样信号触发时，将采用方式A进行工作；(2).当控制器节点被y_act(k)信号触发时，将采用方式B进行工作；(3).当执行器节点被u(k)触发时，将采用方式C进行工作；所述方式A的步骤包括：A1：传感器节点工作于时间驱动方式，其触发信号为周期采样信号；A2：传感器节点被触发后，对被控对象G(s)的输出信号y_act(k)进行采样；A3：传感器节点将采样得到的信号y_act(k)，通过共享网络向控制器节点传输；A4：信号y_act(k)将经历网络传输时延τ_sc后，才能到达控制器节点；所述方式B的步骤包括：B1：控制器节点工作于事件驱动方式；B2：控制器节点被信号y_act(k)所触发；B3：在控制器节点中，采用系统给定信号y_des(k)减去被控制对象实际输出信号y_act(k)，得到系统的偏差e(k)，即e(k)＝y_des(k)‑y_act(k)，同时也得到系统偏差的变化率ec(k)，即ec(k)＝e(k)‑e(k‑1)；B4：针对系统偏差e(k)和偏差变化率ec(k)，控制器C(s)根据事先选定的控制策略，实施其控制运算，并得到控制信号u(k)；B5：若系统满足死区调度算法判定规则1：即当|e(k)|＜0.05且|ec(k)|＜0.025时；或当|e(k)|＜0.02且|ec(k)|＜0.025时，即系统已进入稳定状态时，控制器节点无需通过共享网络再向执行器节点发送新的数据包，此时控制器节点将处于空闭的状况，等待下一个采样数据y_act(k+1)的到来，系统将返回方式A进行工作，此时可节省网络带宽资源，同时系统既稳定又满足稳态性能质量要求；B6：若系统满足死区调度算法判定规则2：即当|e(k)|≥0.05或|ec(k)|≥0.025时；或当|e(k)|≥0.02或|ec(k)|≥0.025时，即系统正处于过渡过程状态中，控制器节点需要通过共享网络向执行器节点发送新的数据包，以强化控制作用，确保系统尽可能快地结束过渡过程状态，此时控制器节点将控制信号u(k)，通过共享网络向执行器节点传输；B7：控制信号u(k)将经历网络传输时延τ_ca后，才能到达执行器节点；所述方式C的步骤包括：C1：执行器节点工作于事件驱动方式；C2：执行器节点被控制信号u(k)所触发；C3：将u(k)作为执行驱动信号，对被控对象G(s)实施网络化控制。