基于SSA-BP神经网络的网络控制系统延时预测

针对存在信号传输诱导时延的网络化控制系统,利用Matlab truetime2.0对控制系统进行建模,通过以往系统时延采样数据,对当下网络控制系统时延值进行神经网络预测,得到控制系统实时时延值,使之成为无延迟系统,消除传输时延对系统控制稳定性的影响.基于网络控制系统时延不确定特性提出基于麻雀搜索算法(Sparrow S...     

具有传输延迟的网络控制系统中状态观测器的设计

随着控制系统规模的日益扩大,很多控制系统采用现场总线等技术构成一个控制网 络,这样系统中的很多信息如传感器信号、控制器信号等都通过网络进行传输．由于网络中 通讯带宽的限制、信息的碰撞等原因,不可避免地使信息的传输存在着延迟．本文针对这种 情况,设计了一种能够处理时变延迟的状态观测器,并根据网络负载的不同变化情况,提出 了两种不同的控制策略．通过对一伺服控制系统的实验研究,证实了所提状态观测器和控制 策略的有效性．     

基于网络模型的综合多速率采样预测控制器

针对网络控制系统(NCS)中存在的网络延迟和数据丢包问题以及网络控制系统的多采样率特性,将预测控制器和网络延迟补偿器相结合,提出一种基于网络模型的综合多速率采样预测控制器.预测控制器利用多步预测、滚动优化、反馈校正控制策略补偿了传感器-控制器传输延迟,网络延迟补偿器补偿了控制器-执行器传输时延和一些未知网络延迟.仿真试验表明,该算法对网络延迟和数据丢包具有一定的补偿作用,提高了网络资源利用率并且保证闭环网络控制系统渐近稳定.     

基于Markov延迟特性的闭环网络控制系统研究

针对控制网络中固有的随机传输延迟 ,提出了一种新颖的控制模式 ,实现了对存在多步随机传输延迟的网络控制系统的数学建模 .基于该模型 ,利用Markov链理论 ,得到了满足给定性能指标的随机最优控制律 ,同时给出了求取相应的Markov链状态转移矩阵的方法 .文末通过实验研究 ,验证了所提理论的正确性和有效性     

网络控制系统优化设计研究

研究网络控制系统的优化问题,提高系统的实时性。针对传统的网络控制系统是闭环系统,网络带宽有限,网络传输中的时间延迟、数据包丢失等问题不可避免。当发生以上情况时,反馈信号不能及时传回,造成控制信号发出延迟,影响了系统的实时性。为了解决上述问题,提出了一种非规律时滞补偿算法,把时滞信号引入自由权矩阵,能够得到延迟信号相关稳定性条件,并充分运用线性信号特征矩阵保证网络控制系统的性能,保证系统在线控制的实时性。证明改进方法能够避免控制信号延迟造成的滞后问题,提高了网络控制系统的实时性。     

网络控制中基于DR模型的预估算法

针对网络控制中的延迟问题,提出了一种基于DR模型进行预估的新的网络控制设计 方法,并深入分析了以实际模型作为DR模型的预估算法的稳定性.该方法通过对状态进行基 于DR模型的预估,克服了传输延迟对网络控制的影响,使得不考虑网络延迟的控制律能够应 用于具有网络延迟的网络控制系统中,同时该方案能够有效地解决网络控制过程中数据包超时 到达或者数据包丢失的问题.     

网络控制系统仿真模型的网络数据传输

随着控制技术的飞速发展,把通信网络引入到传统的控制系统实现迅速准确的远距离闭环控制成为人们日益关注的课题.但是,由于通信网络的引入使得控制系统出现了许多新的特征,给传统控制理论和控制工程提出了挑战.其中,网络延迟所带来的负面影响不容忽视.对此,一般的网络控制系统仿真是在仿真模型中加入延迟环节进行分析,但这种方法往往不能真正体现实际的网络特性.该文针对网络控制系统的随机时延特性,建立一个在真实网络环境下的网络控制系统仿真模型,然后介绍了该模型中被控对象和远程控制器通过实际网络进行数据传输的方法.仿真结果证明,该方法能够满足系统要求,实现了仿真系统信号在真实网络上的传输.     

网络化控制系统的预测控制方法设计

网络化控制系统(NCSs)是一种通过实时化网络进行数据传输的控制系统.控制系统中的传感器、控制器、执行器等往往通过网络连接起来形成闭环控制系统.然而实际系统中由于带宽限制等客观因素,存在有因网络诱导延迟而引起的系统性能下降问题.考虑了前向通道,反馈通道中同时存在网络诱导时延情况下的网络预测控制(NPC)设计问题,提出了一种新的网络预测控制方法,用以克服网络诱导时延对系统性能带来的影响.     

信息传输对网络采样控制系统输入/输出的影响

信息传输如何影响网络控制系统的性能,是控制理论界尚未解决的重要问题之一.本文尝试采用Shannon提出的失真评价函数、统计偏差和熵的定义,结合传统采样和网络传输理论,从统计概率的角度,证明了当网络传输受限时,网络采样控制系统性能损失和传输采样信息量之间存在倒数关系,建立了定量计算网络带宽变化量改变控制系统输入输出的方法.并通过Simulink中Truetime网络系统仿真软件验证了该方法的有效性.     

基于小波ARMA延迟预测的Internet远程控制

针对Internet网络控制中延迟变化所引起的系统不稳定问题，该文提出了一种基于小波ARMA多尺度预测的延迟时间预测方法，并将其与Smith预估器结合应用于Internet网络控制中，解决了在随机时变的数据包传输延迟情况下Internet网络控制系统的有效控制问题。以直流电机为例验证了预测算法的可行性和有效性。     

基于延时预测的模型状态反馈网络控制方法

网络延时的存在不仅会使控制系统的动、静态性能变差,还可能会破坏系统的稳定性,造成既有控制方法的失效。针对带有随机延时的网络控制系统,提出了一种基于网络延时实时预测和系统状态逼近的控制方法。首先,建立无延时的理想控制系统模型作为标准控制系统模型;其次,应用基于隐马尔可夫模型(HMMs)的延时预测算法预测网络延时,该方法能够实时自适应学习,以适应网络负载情况的变化,得到更符合实际情况的延时预测值;最后,根据网络延时的预测值、实际网络控制系统与标准控制系统模型的状态之差,来调整控制信号,从而使实际网络控制系统的状态与标准控制系统模型接近、甚至相等,达到期望的控制效果。数字仿真结果表明,这一方法是可行的,能够获得更加快速的动态性能和稳定的静态性能。     

基于延迟观测器的采煤机自动调高策略研究

针对采煤机调高系统中信号存在的输出延迟问题,对系统控制精度造成的影响,提出基于输出延迟观测器的滑模控制策略.通过分析采煤机自动调高系统的工作原理,建立采煤机滚筒高度和调高油缸数学模型,得到了采煤机滚筒高度和系统空间状态方程,设计了输出延迟观测器,分析了不同延迟时间内的观测误差,采用滑模控制器实现了采煤机滚筒高度的自动调节.仿真结果表明,将延迟观测器与滑模控制相结合,不仅解决了信号输出存在的延迟问题,而且相对于无延迟观测器的控制系统,跟踪误差小、控制效果理想.     

基于时延估计组合模型的NCS控制方法研究

在对网络传输时延的组成和特性进行分析的基础上,针对双边网络控制系统,提出了一种时延估计组合模型,并对该组合模型的有效性进行了评估。利用该模型进行网络时延估计,估计结果用来设计网络时延补偿控制器,以实际网络时延为实验数据进行了仿真实验,实验结果表明网络控制系统的动态性能有了明显改善,同时进一步证实了时延估计组合模型的有效性。     

神经网络预测远程控制系统中信息延时的研究

针对网络控制系统中前向通道和反馈通道同时存在随机延迟及延时不确定的问题,通过实例分析了随机延时对闭环控制系统影响的根源,提出了通过基于神经网络的预测控制方法解决存在网络随机延时的控制系统闭环控制的可行性。仿真结果表明该方法能够反映并预测该测量数据所代表的网络路径之间的时延特性,并能在基于Internet的闭环控制系统的设计中有效地替代实际网络进行研究;而所用的方法具有快速、准确的特点,能用于在线学习网络模型并对网络的时延值进行预测,为基于Internet的远程闭环控制提供了新的思路。     

移动机器人网络控制系统的输出反馈控制

以线性时不变系统为被控对象,建立了四轮移动机器人网络控制系统的离散数学模型。诱导时延是影响系统性能的关键因素,通过在节点中设置缓冲区的方法可以将网络控制系统中的随机诱导时延转化为确定性时延,从而将网络控制系统由随机系统转化为确定性系统。通过被控对象移动机器人控制实验系统,设计了一个能处理网络诱导时延的输出反馈控制器,分析了采样周期和网络诱导时延对网络控制系统稳定性的影响。仿真结果表明了该控制器和控制策略的正确性及有效性。     

A separation method of transmission delays and data packet dropouts from a lumped input delay in the stability problem of networked control systems

This paper proposes a separation method of a transmission delay and data packet dropouts from a lumped input delay in the stability problem of a networked control system, where both the transmission delay and the data packet dropouts are involved. By modeling data packet dropouts as sampling processes and the transmission delay as a state delay, the networked control system is represented as a sampled‐data system with aperiodic sampling and a state delay. In order to separate the state delay and the sampling, the sampled‐data system is transformed into a new system with an integral operator, where the sampling is embedded into the integral operator. By investigating the integral operator's gain and passivity, a novel Lyapunov functional is constructed to address the stability problem. The obtained stability results are dependent on both the data packet dropouts and the time delay. A numerical example is provided to demonstrate that the stability results are less conservative than some existing ones. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

纯滞后过程控制算法的研究

介绍了工业过程控制中PI控制算法、Smith预估控制算法和采样PI控制算法。给出了采样PI控制算法及控制原理，分析了控制器参数对控制性能的影响，给出了控制器参数选择的方法。并利用：Matlab选取典型一阶纯滞后对象，在控制对象纯滞后时间和增益改变时进行了动态仿真。仿真结果表明，采样PI控制和Smith预估控制具有较强的鲁棒性，而且算法简单、容易实现．所以更适用具有纯滞后的工业过程控制。     

直流微电网分布式控制的时滞稳定化设计

直流微电网中,大部分控制器在设计时未考虑通信延时对系统性能的影响,这可能会导致控制器在实际应用中失效甚至影响系统的稳定性.本文基于一种分布式控制策略,建立了直流微电网系统的时滞模型,重点研究了通信延时对系统稳定性的影响.结合Razumikhin稳定性理论,提出了一种针对时变时滞系统的全时滞稳定性判据.为了更加适用于实际系统,在另一种全时滞稳定性判据的基础上,对系统时滞相关稳定性进行分析,得到保证系统稳定的延时上界,进而给出了一种确定控制参数范围的方法.与传统的将通信延时处理为一阶惯性环节的分析方法相比,基于时滞系统的分析方法更切合实际,为系统的稳定运行提供了一个更宽的时滞范围,提高了系统的可靠性.仿真和实验结果表明本文提出的控制参数设计方法能保证系统在最大延时下的稳定运行.     

基于双边闭环函数的网络化采样控制系统稳定性分析EI北大核心CSCD

考虑数据通信时延不确定环境下网络化采样控制系统的稳定性问题.首先基于输入时滞方法,建立包含采样周期信息的网络化采样控制系统的数学模型,在此基础上,采用双边闭环函数方法和自由矩阵积分不等式技术,得到网络传输时滞变化区间依赖稳定性新准则,并进一步讨论了网络化采样控制系统中网络时延与采样周期之间的关系.仿真结果表明减小采周期可以增强网络控制系统对网络通信时延的鲁棒性.     

不确定LTI-SISO系统的低通滤波时滞观测器控制

合理利用时滞可能获得意想不到的性能.研究表明,系统的不确定性以及受到的外部 干扰可以利用时滞观测器来进行观测,从而实现系统的鲁棒控制.本文提出了一种低通滤波时 滞观测器.避免了常规时滞观测器控制中出现的控制信号颤振,得到了一种结构新颖的控制器. 仿真结果表明时滞观测器控制系统可以很好地抑制系统的不确定性以及受到的外部干扰,是一 种性能优良的鲁棒控制方法.