基于数据包丢失的网络控制系统的稳定性分析

网络控制系统中,传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,传感器的采样数据采用单包传输,假定传输时延可以忽略,且数据包传输的成功率一定,则整个网络控制系统可以建模为一个具有2个事件的异步动态系统。本针对受控对象状态均可测,控制律采用输出反馈的情况,利用双线性矩阵不等式方法,讨论了网络控制系统指数稳定的问题,并给出了稳定性的充分条件。     

具有长时延及丢包的网络控制系统稳定性分析

研究了同时具有大于一个采样周期的随机传输时延及数据包丢失的网络控制系统的稳定性问题．对于给定的数据包丢失率,网络控制系统被建模为具有两个事件速率约束的异步动态系统,利用异步动态系统理论给出了网络控制系统指数稳定的充分条件,状态反馈控制器可通过解一组矩阵不等式求出．仿真示例验证了所提出方法的有效性．     

存在时延和数据包丢失情况下状态反馈网络控制系统的指数稳定性

同时考虑网络诱导时延和数据包丢失以及传感器与控制器、控制器与执行器之间均存在网络的情况，研究了状态反馈网络控制系统的稳定性问题．基于一定的数据包丢失率和恒定时延，系统被建模为由结构事件率约束的异步动态切换系统．利用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式描述，推导出由数据包丢失率约束的系统指数稳定的充分条件，给出了系统指数稳定的容许数据丢包率和系统开环状态及闭环结构的关系，以使系统指数稳定．用Matlab LMI工具箱容易判定系统的指数稳定性，同时获得系统指数稳定的状态反馈控制律．Matlab仿真说明，分析方法是有效的，稳定判据是可行的．     

网络控制系统随机稳定性研究

研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统随机稳定性问题. 本文用一个具有两个状态的马尔可夫链来描述数据通过网络传输时随机数据包丢失过程, 利用马尔可夫跳变线性系统理论, 将网络控制系统建模为一个具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统, 给出了在状态反馈控制下网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式形式的充分条件, 最后用一个仿真示例验证了该方法的有效性.     

具有数据包丢失的奇异网络控制系统指数稳定性

考虑存在时延和数据包丢失的情况,研究了奇异被控对象的网络控制系统建模与指数稳定性问题.当时延不大于一个采样周期且数据包丢失率一定时,将正则、无脉冲的奇异网络控制系统建模为数据包丢失率约束的异步动态切换系统,给出了状态反馈和动态输出反馈的统一数学模型;推导出数据包丢失率约束的系统指数稳定的充分条件,给出了使系统指数稳定的最大允许数据包丢失率,仿真结果表明了该方法的有效性和可行性.     

具有数据包丢失及多包传输的网络控制系统稳定性

在分析网络数据包丢失和多包传输原因的基础上,研究存在数据包丢失和多包传输的网络控制系统稳定性问题.根据网络数据包丢失模型,提出了信号传输成功率应满足的系统指数稳定性条件,并依据具有事件概率限制的异步动态系统理论建立了多包传输网络控制系统模型,给出了判定系统指数稳定性的充分条件.仿真示例验证了上述判定系统稳定性条件的有效性.     

网络控制系统的稳定性分析

在网络控制系统中,由于网络的通讯带宽的限制、信息(包括传感器信号,控制器信号,等等)的碰撞等诸多原因,不可避免地会使信息在传输过程中存在时延,称之为网络诱导时延.网络诱导时延是导致控制系统的性能降低,甚至使得系统不稳定的主要因素.为了克服网络诱导时延对控制系统造成的影响,建立了具有参数不确定性的线性网络控制系统模型,利用Razumikhin和Laypunov定理来估计传输时延的最大界,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件.并且由LMI方程给出了稳定的控制器增益K.仿真实例证明了结论的有效性.     

针对数据包丢失的网络控制系统的建模及稳定性分析

NCS主要通过数字通讯网络连接方式来替代传统的点与点之间的连接方式,从而构成闭环控制系统。在NCS中具有各种信息,主要包括控制器输出、对象输出,通讯网络通过控制系统中的各部件,比如传感器、执行器、控制器之间进行交换、传输。网络控制系统在进行信息传输时,存在数据包丢失,从而降低控制系统的性能。本文主要针对数据包丢失的网络控制系统的建模及其稳定性进行了分析。     

有时延和数据包丢失的网络控制系统控制器设计

在同时考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题.基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法.Matlab数值算例说明了研究结果是有效可行的.     

一类异步网络控制系统的分析与建模

针对具有异步时序和状态反馈的异步网络化控制系统，分析了在短时延单包传输、多包传输、单包传输有数据包丢失、多包传输有数据包丢失和长时延单包传输等不同网络条件下网络化控制系统的特点，在此基础上首次提出了各种不同条件下网络化控制系统的统一建模方法。这种包含系统噪声的离散状态空间模型的建立，为网络化控制系统的准
准确辨识和有效控制奠定了基础。     

网络控制系统的指数稳定最优控制

利用网络控制系统的增广矩阵模型,结合系统的指数稳定性能指标,构建了新的等价性能指标,导出了在该性能指标下有限时间和无限时间状态反馈最优控制律,并分析了系统的均方指数稳定性与几乎处处指数稳定性,最后给出无限时间最优控制的仿真结果,验证了本文结论的正确性。     

基于切换频度的马尔科夫网络控制系统均方指数镇定

针对一类马尔科夫网络控制系统(Networked control system, NCS),研究了其均方指数镇定问题. 首先将网络控制系统建模为离散时间切换系统,子系统间的切换过程由一个转移概率矩阵已知的马尔科夫链描述, 并给出了子系统间切换频度的范围;进而基于随机过程理论和切换系统稳定性理论, 利用状态反馈实现了网络控制系统均方指数镇定,状态反馈控制律可通过求解一组线性矩阵不等式获得. 最后通过数值仿真例子验证了本文方法的有效性.     

网络控制系统发送功率分配问题研究

以网络控制系统为研究对象,讨论传感器发送功率对系统性能和通信能耗的影响.首先,针对无线通信系统中存在的丢包问题,根据发送功率的大小,建立系统切换模型,其中,发送功率越大,丢包率越低,系统性能越好.然后,利用平均驻留时间技术,得到系统指数均方稳定的充分条件以及发送功率的可调度条件.最后,根据以上结果,给出系统功率分配和控制器增益的协同设计算法,该算法不仅能保证系统具有理想的控制性能,同时能够使得通信能耗最优.     

一类基于模型的时延网络控制系统的稳定性分析

针对连续、线性被控对象状态无法直接测量得到的情况，设计了状态观测器，在网络传输信号的时间间隔内，依据被控对象模型计算控制信号，以减少网络的使用率．在此基础上，给出了一类基于模型的时延网络控制系统全局指数稳定的充要条件，该条件受网络信号更新时间、被控对象模型误差及网络诱导时延等因素的影响．仿真结果表明了该稳定性条件的正确性．     

存在通信约束和时延的多输入多输出网络控制系统镇定研究

讨论了一类存在通信约束和时延的多输入多输出网络控制系统（NCS）的建模和控制问题.该NCS具有多个传感器和执行器，由于网络通信受限,在同一时刻只能允许部分传感器和执行器访问网络.传感器和执行器访问网络的过程可以用两个马尔可夫链来描述,并且在假设传感器—控制器时延和控制器—执行器时延均为短时延的情况下,将整个闭环NCS建模成一个具有两个模式的马尔可夫切换系统.基于LMI技术和李亚普诺夫方法,给出了闭环NCS随机稳定的充分条件,并给出了状态反馈控制器的设计方法.最后的数值算例验证了所提方法的有效性.     

有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性

主要讨论有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性. 基于迭代方法将有界丢包网络控制系统建模为一个跳变系统. 由于网络的复杂性, 跳变系统状态转移矩阵的部分元素无法获得, 因此, 我们考虑的这种情况更具有一般性. 并且本文考虑的丢包同时存在于前馈和反馈通道. 最后, 数值例子表明本文方法的有效性.     

线性不确定时滞系统的鲁棒指数稳定性

针对带有时变有界的不确定参数和状态时滞的线性不确定时滞系统,研究其时滞依赖型具有指定收敛率的鲁棒指数稳定性问题。通过应用Lyapunov-Krasovskii稳定性定理方法,合理建立Krasovskii泛函,利用线性矩阵不等式方法导出了系统鲁棒指数稳定且具有指定收敛率的判据。所得结论采用线性矩阵不等式表示,与时滞参数的导数无关,克服了通常所得结论与时滞导数有关,且要求时滞参数导数小于常数1的限制。应用实例证明了设计方案切实可行。     

具有时延和数据包丢失的网络控制系统稳定性

针对单数据包传输情况,将同时存在网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统建模为具有事件约束的异步动态系统,依据Lyapunov稳定性原理,提出了同时存在网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统指数稳定的网络诱导时延条件和数据包丢失条件,对条件进行了实例仿真验证,仿真结果表明该条件是有效的.