离散事件触发非线性网络化控制系统鲁棒容错控制

首先建立了集网络时变时延、执行器饱和约束及故障、离散事件触发条件于一体的不确定非线性闭环故障网络化控制系统(NCS)模型。然后应用Lyapunov稳定性理论和时延分段技术,结合改进的Jensen积分不等式和互反凸组合引理,推证出了闭环故障NCS稳定的时滞且事件依赖不变集充分条件,并给出了鲁棒容错控制器与离散事件触发条件权矩阵的协同设计方法。最后,通过一个仿真算例验证了本文方法不仅能使基于离散事件触发通信机制(DETCS)的NCS对故障有效容错,而且可通过触发参数的适当选取来节省有限的网络资源。     

网络化控制系统α/H_∞容错控制与网络通讯的协同设计

在离散事件触发通讯机制下,针对执行器失效故障及饱和约束,研究了网络化控制系统具有α-安全度的鲁棒H_∞容错设计问题。首先,基于离散事件触发通讯机制(DETCS)将闭环故障网络控制系统(NCS)建立成一种具有状态时延且含事件触发条件的模型。其次,基于Lyapunov稳定性理论和文中给出的与安全度相关的3个新定义,推证出了使闭环故障NCS具有扰动抑制性能的时滞/事件共同依赖的具有α-安全度的不变集充分条件,并提出了一种关于容错控制与网络通讯的协同设计方法。最后,仿真验证了该方法的可行性,即在系统设计中兼顾了系统的控制质量和网络的服务质量。     

基于离散事件触发通信机制的非均匀传输网络化控制系统故障调节与通信满意协同设计

基于离散事件触发通信机制(DETCS),考虑执行器饱和约束,研究了网络化控制系统(NCS)同时满足多项约束目标的主动容错与网络通信间的协同设计问题。首先,通过在传统的NCS中引入事件发生器,提出并构建了DETCS下NCS主动容错的架构与设计理念,即基于系统中物理采样器采样周期的驱动来设计状态和故障观测器,基于网络通信约束触发的事件驱动来设计反馈控制。其次,建立了集网络属性、执行器饱和约束、故障估计、扰动信息、故障调节与反馈控制为一体的非均匀传输闭环故障系统模型。接着,给出了满足H∞性能的状态和时变故障估计的广义观测器的求解方法,并以此为基础给出了非均匀传输故障调节与网络通信间的满意协同设计方法。最后,通过采用四容水箱基准实例验证了理论结果的正确性与实用性。     

基于TrueTime工具箱的网络控制系统及其在电机控制上的应用

在引出了网络控制系统概念的基础上,分析了网络控制系统的特性及存在的问题,介绍了NCS的仿真工具箱TrueTime的组成、功能、以直流电机为对象,建立了一个基于TrueTime的NCS仿真模型,并进行了控制仿真分析。     

自适应事件触发下网络控制系统鲁棒容错控制

针对一类存在执行器故障和参数不确定的网络控制系统,研究基于自适应事件触发机制网络控制系统的鲁棒容错控制问题。首先,引入自适应事件触发机制,根据系统实际状态自适应调节其触发条件;然后,建立闭环网络控制系统数学模型,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,推出系统稳定的充分条件,进而给出控制器与自适应事件触发机制的协同设计方案;最后,通过示例仿真验证了提出方案的有效性。     

网络控制系统中同步误差理论分析

研究和分析了网络控制系统（NCS）中同步误差理论,在局域网（LAN）中,网络控制系统的稳定性主要受通信延迟、带宽限制、包丢失和同步误差这四个方面影响,而同步误差延迟的时间长短对网络控制系统稳定性的影响尤为严重。本文主要通过数学模型检测和识别同步误差,并对有无同步误差情况下所得到的脉冲响应进行研究与分析,来观测网络控制系统稳定性的高低,从而对有无同步误差的网络控制系统的稳定性做出评估。     

自适应事件触发下网络控制系统鲁棒容错控制

针对一类存在执行器故障和参数不确定的网络控制系统,研究基于自适应事件触发机制网络控制系统的鲁棒容错控制问题。首先,引入自适应事件触发机制,根据系统实际状态自适应调节其触发条件;然后,建立闭环网络控制系统数学模型,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,推出系统稳定的充分条件,进而给出控制器与自适应事件触发机制的协同设计方案;最后,通过示例仿真验证了提出方案的有效性。     

基于时间触发DIMA架构的网络拓扑优化

近年来,分布式综合模块化航空电子系统(DIMA)引起人们广泛关注,时间触发以太网(TTE)支持DIMA系统的时间触发机制,成为了该系统主要采用的协议。为了生成一个具有较低架构成本、负载均衡和相对路径短的网络拓扑结构,研究了基于TTE的网络拓扑优化问题。针对TTE网络拓扑的任意性特点,在深入分析了时间触发DIMA模型的基础上,应用Floyd算法和模拟退火算法实现了拓扑优化,仿真验证提出的拓扑设计方法不仅可以有效地降低网络拥塞情况,还可以节省网络成本。     

网络控制系统的鲁棒控制器设计研究

针对网络控制系统（NCS）的基本问题——网络诱导时延与数据丢包现象进行建模，同时考虑了被控对象存在不确定性时的鲁棒镇定问题。基于时滞系统理论的时滞依赖方法，给出了NCS鲁棒镇定的充分条件，结论描述为尊性矩阵不等式形式。利用此结论可求出使NCS鲁棒镇定的最大允许网络诱导时延（MADB）。最后的数值例子证明了本文算法的有效性。     

网络化控制系统的研究综述

通过实时数据通信网络形成闭环回路的控制系统称为网络化控制系统(NCS)。文章系统地阐述了网络化控制系统的产生和发展,分析了网络化控制系统的特性。通过对当前的研究现状分析着重介绍了网络控制系统的控制方法,最后对网络化控制系统的未来发展作了展望。     

一类长时延网络控制系统的无源控制

目的将无源控制引入网络控制系统,研究一类长时延网络控制系统的无源控制问题.方法运用线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov理论,推导闭环系统渐近稳定且满足无源性的充分条件及无源控制器的设计方法.结果提出了一类长时延网络控制系统的模型,分析了闭环系统渐近稳定且满足无源性的充分条件,并给出无源控制器的设计方法.结论通过设计无源控制器,使长时延网络控制系统的性能有了很大改善,通过Matlab数值仿真算例,证明了分析方法和结论的有效性.     

网络控制系统调度与控制综合设计研究综述

网络控制系统的设计需同时考虑信息调度和控制性能两个方面。针对网络控制系统中这两方面的综合设计,首先分析了网络控制系统的信息调度研究现状,阐述了现有控制网络调度算法的工作方式和特点。接着从提高网络控制系统综合性能的角度,分析和评价了网络控制系统中调度与控制综合设计的研究成果。最后,提出以兼顾控制性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)为目标的网络控制系统综合性能优化是系统设计的重点,并对网络控制系统综合设计研究的发展方向予以展望。     

基于模型的网络控制系统故障诊断综述

针对网络化控制系统存在随机时延、丢包、异步等问题,在分析网络控制系统不同数学模型基础上,详细介绍了故障诊断与容错控制的常用方法:即基于信息调度模型的方法、基于时延模型的方法、基于T-S模糊模型的方法.并相应地分析了每种方法的原理及其优、缺点.另外,还对近年来常用方法的最新发展结果进行了总结分析.最后指出该领域有待进一步...     

基于神经网络延时预测的自适应网络控制系统

针对网络控制系统存在着随机、时变、不确定的信息传输延时,采用带有时间戳的线性神经网络(TSLNN)进行在线延时预测,实时地获得当前采样周期的网络传输延时预测值.该方法选取3个先验的网络实测延时值作为神经网络的输入样本,选用widrow-hoff学习规则作为神经网络的训练算法;应用网络传输延时预测值,并采用一阶Pade方法,对数学模型中的延时环节进行线性化处理,从而获得无刷直流电机调速网络控制系统的线性数学模型;最后,利用模型参考自适应控制方法(MRAC)设计闭环控制器.仿真结果表明,将基于TSLNN在线延时预测的MRAC方法应用于无刷直流电机调速网络控制系统中,可以获得令人满意的系统动、静态性能.     

多包传输动态输出反馈网络控制系统指数稳定性

研究在传感器与控制器间的多包传输网络控制系统的指数稳定性和控制器设计问题.将有时延和有数据包丢失、无时延和有数据包丢失两情形的多包传输动态输出反馈网络控制系统建模为异步动态系统.基于异步动态系统理论,Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法,提出多包传输网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法.数值例子说明指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的.     

基于动态反馈的AUV水平面路径跟踪控制

针对离散自治水下机器人水平面的路径跟踪控制问题,利用水下机器人的位置和姿态角量测信息,提出神经网络自适应输出反馈控制器.所设计的控制器包括3部分,镇定水下机器人动态系统线性部分的动态反馈控制器;神经网络控制器,用来补偿水下机器人受到环境干扰引起的水动力系数变化的不确定非线性结构;补偿环境扰动和神经网络带来的重构误差的鲁棒控制器.基于离散非线性系统理论,对水下机器人水平面跟踪误差系统进行分析,得到系统的跟踪误差最终一致有界.所提出的控制方法具有对模型精确度要求低的优点,利用INFANTE水下机器人模型进行仿真分析验证了提出的控制算法的有效性.     

比例积分输出反馈网络控制系统的稳定性

研究有数据包丢失的比例积分输出反馈网络控制系统的指数稳定性和控制器设计．将有时延和数据包丢失、无时延和有数据包丢失等情形的比例积分输出反馈网络控制系统建模为异步动态系统．基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法提出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和比例积分输出反馈控制器设计方法．通过数值算例说明指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的．     

考虑网络丢包的网络化控制系统的广义预测控制

针对丢包现象影响网络化控制系统（NCS）稳定性的问题,设计了一个基于单边网络的广义预测控制器（GPC）．该控制器通过滚动优化确定一系列控制动作,利用该控制作用对基于模型的预测值进行修正,最终计算出向前N步的控制数据,以此来弥补数据丢失给系统带来的影响．经过仿真实验证明在网络存在丢包的情况下,NCS系统仍然能够达到稳定．     

不确定时延网络控制系统的建模与稳定性研究

针对网络控制系统(NCS)中存在的不确定性长时延问题,讨论和分析了系统的建模和稳定性问题。假设网络控制系统的传感器采用时间驱动,执行器与控制器采用事件驱动,传感器的数据采用单包传输,网络控制系统可建模为一类线性离散时延系统。根据Lyapunov稳定性理论,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于相应的线性矩阵不等式(LMI)可行解,求解出状态反馈控制律。仿真结果说明了此方法的有效性。     

量化反馈控制与估计的综述（英文）

This paper serves as a tutorial paper for a new area of research in control systems, namely, quantized feedback control and estimation. This area is motivated by the increasing need of incorporating communication networks in a control system. In such a framework, feedback information needs to be transmitted over a digital network, which results in a mumber of new challenges for estimation and control design. The focus of this paper is to introduce a mumber d recent results on the design of quantisets for the purposes of control design and state estimation.uantized feedback control, networked control, quantized estimation, robust control.