基于事件驱动的过程控制器设计

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事件触发控制是一种新型的控制策略。与传统的等周期离散控制策略相比,事件取代了时间决定了控制系统中各模块间信号传输的时刻。通过对事件的设计,事件触发控制系统可以在保证控制效果的同时大幅度的减少控制系统中各模块之间不必要的信号传输。本文针对几类低阶的线性被控对象进行了事件触发控制系统的设计,并进行了相应的分析与仿真实验。主要工作如下:(1)针对一阶线性稳定被控对象设计了事件触发控制系统,结合Symmetric send-on-delta(SSOD)事件触发机制与Send-on-area(SOA)事件触发机制提出了一种适用的双重事件触发机制。依据提出的事件触发机制采用了由比例积分(PI)控制器与比例(P)控制器组成的双重控制器结构,并通过分析被控对象输出的时域响应验证了所设计的事件触发控制系统的稳定性。随后研究含有时滞环节的被控对象,通过在事件发生器中加入了史密斯预估器模块消除了延时环节所产生的影响。仿真实验验证了所设计的双重事件触发控制系统的控制效果明显优于SSOD事件触发控制系统。(2)针对一阶线性不稳定被控对象设计了事件触发控制系统,基于Send-on-delta(SOD)事件触发机制与周期采样机制提出了Send-on-delta or time(SODT)事件触发机制。控制系统中采用PI控制器,并根据SODT事件触发机制的信号传输策略将控制系统转化为了具有两个子系统的切换系统进行稳定性分析从而得到了该事件触发控制系统输入输出稳定的充分条件。随后研究含有时滞环节的被控对象,结合采用的SODT事件触发机制选择了双反馈环的控制结构,其内环为P控制器外环为比例积分微分(PID)控制器。通过将设计的事件触发控制系统转化为了一个受到有界负载扰动的变时滞线性系统,得到了该事件触发控制系统输入输出稳定的充分条件。并提出了一套基于性能函数的参数整定方法。仿真实验验证了SODT事件触发机制的可行性,并通过比较SODT事件触发控制策略与传统控制策略下的控制效果验证了SODT的事件触发机制的优越性。(3)最后针对二阶线性被控对象的事件触发控制进行了初步的研究,通过选择合适的控制器,从而将针对一阶线性被控对象设计的事件触发机制应用于二阶线性被控对象。仿真实验验证了本文中提出的事件触发机制可以被拓展至更高阶线性被控对象的事件触发控制中。
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