然而,对于由多台电动机组成的多处理器网络控制系统,由于处理器的增多,以及一个采样周期内需要利用网络传送信息的节点增多,延时增大,这时一般的MTS算法并不适用。为提高网络控制系统的实时性,这里对MTS算法进行改进。设原采样周期为Tm ,令
(3)
其中N为大于1的自然数,以TN为周期进行采样,然而在每n次采样中仅有一次采样数据被通过网络发送。设在从t0开始的一个采样周期内, 时刻为采样时刻,在任意一个采样时刻进行采样的数据被成功发送,则在时刻将不再采样。在经过这样的改进后,网络延时仍然存在,但信息的截止期Dm大大减小。信息传送的等待时间如果超过截止期,数据将被抛弃,并重新采集数据等待发送,从而提高网络控制系统的实时性。由于在一个周期内最多进行N次采样,因此处理器的处理速度需要相应提高,单片微处理器速度的大幅度提高及数字信号处理器的出现解决了这一问题。
3、 基于CAN总线的网络控制系统仿真
TrueTime工具箱是Dan Henriksson和Anton Cervin等学者开发的一种基于Matlab的网络控制仿真工具箱,它为网络控制系统的研究提供了很好的研究工具。
3.1 网络控制系统仿真平台的构建
利用TrueTime工具箱,构建由一台计算机通过CAN总线控制四台直流电动机的多处理器网络控制仿真系统,分析调度算法对控制性能的影响,仿真原理图如图1所示。
图1 网络控制系统仿真原理图
被控直流电动机用以下的传递函数表示:
(4)
在普通PID数字控制器中引入积分环节的目的主要是为了消除静差、提高精度,但在电机启动或停止时,会造成PID运算的积分积累,最终引起系统较大的超调,甚至引起系统的震荡,所以实际应用中宜采用积分分离PID控制算法。
设在偏差绝对值不小于某设定值 (偏差比较大)时采用PD算法,即