网络闭环控制方法和系统以及交互采集终端
2019-11-22

网络闭环控制方法和系统以及交互采集终端

本发明涉及一种网络闭环控制方法和系统,并且还涉及一种交互采集终端,其中从受控对象经由通信网络传输的数据分组包括时间戳和控制数据。所述方法包括以下步骤:将多个经由通信网络所传输的控制数据按时间戳的值缓冲存储在缓冲区中;依赖于在缓冲区中的多个控制数据,结合控制系统的模型预测将来的控制状态;根据所估计的控制状态和用户给定数据,对受控对象进行闭环调节。根据本发明,可以减小通信网络引起的时延、抖动和丢包对控制系统性能的负面影响,使得作为受控对象的交互采集终端更灵活地被控制。

Cm=Ce/231 方程(5)

步骤103及104处,将最新接收的有用数据的采样时间与缓冲区末端处的存储单元中状态量的采样时间进行比较。如果,前者比后者晚一个采样周期,则跳转到步骤105处;如果前者比后者晚两个或更多的采样周期,则跳转到步骤106处;如果前者比后者早一个或多个采样周期,则跳转到步骤107处。

所述模型的相关参数可以借助于现有技术通过实验获得。需要注意,所述参数可以通过前面提及的字段ATTRIBUTE来传输或者从数据库中获取。当然,相比于系统的真实参数,模型中的参数具有一定误差,在具体实施例中,可以针对一种特定型号的设备进行精确测量,以便获得尽可能精确的模型参数;或者反过来,给定模型参数,通过对特定型号的设备进行电气上和/或机械上的修改,以得到满足精度要求的参数。在模型参数的测量或修正方面,可以参考广泛被应用的卡尔曼滤波,其同样对控制系统进行建模。

从整个通信系统角度,受控对象I中的个人计算机被用作客户端。而对应网络控制器的计算机被用作服务器端。在运行时,现场环境影响受控对象的状态量、例如加速度、速度、位置,客户端周期地将关于受控对象I的状态量的信息经由通信网络发送给服务器端。服务器端对该信息进行处理,通过人机接口向用户5提供处理后的信息,并且根据用户5所发出的信息,进一步进行处理,随后将进一步处理的结果经由通信网络发送给客户端。在更下面将根据图4详细加以说明。在客户端收到处理结果之后,对受控对象I进行调整,以达到用户5所期望的控制效果。

在步骤209处,等待下一个周期。

第一字段TYPE和第二字段TME_STAMP作为报头的一部分,基本上存在于每个数据分组中。字段ATTRIBUTE和字段STATE可以处于同一数据分组中,也可以处于不同类型的数据分组中,甚至字段ATTRIBUTE可以通过XML消息来发送。所接收到的字段ATTRIBUTE可以被存储到数据库中。在另一实施例,从网络接收与字段ATTRIBUTE相关的标识ID,根据所述标识可以从数据库中查找到相应的字段ATTRIBUTE。应当理解,本领域的技术人员可以修改、添加字段,而不背离本发明的精神。

所述模型的相关参数可以借助于现有技术通过实验获得。需要注意,所述参数可以通过前面提及的字段ATTRIBUTE来传输或者从数据库中获取。当然,相比于系统的真实参数,模型中的参数具有一定误差,在具体实施例中,可以针对一种特定型号的设备进行精确测量,以便获得尽可能精确的模型参数;或者反过来,给定模型参数,通过对特定型号的设备进行电气上和/或机械上的修改,以得到满足精度要求的参数。在模型参数的测量或修正方面,可以参考广泛被应用的卡尔曼滤波,其同样对控制系统进行建模。

22 前向时延滞后器 23 PID控制器

在流程图100中,步骤101处进行初始化,例如创建Socket(套接字)和缓冲区,以及可以接收关于信令的分组并自适应地进行配置,例如配置缓冲区大小。而后等待关于有用数据的数据分组。

线性预估器25所输出的经预估的给定信号15与经补偿的信号13相减,由此产生偏差信号16。将所述偏差信号16输入PID控制器23。PID控制器的原理如下式所述: zI(k)=zl(k_l)+e(k)*T*KI

11反馈信号

12具有时延的反馈信号

在步骤202处,根据状态方程一次递推,状态方程的实现结合图5在更下面进行说明。

I受控对象