自适应Smith补偿器在基于IP的网络控制系统中的应用

在基于IP网络的网络控制系统(NCS s)中,网络诱导时延变化显著且往往大于一个采样周期.本文引用数据通信中应用广泛的网络回程时间来估计NCS s中时变的全回路网络诱导时延,并提出了一种新的自适应Sm ith补偿器.仿真结果表明,该补偿器能够有效地消除网络诱导时延变化对控制性能的负面影响;结合该自适应Sm ith补偿器所设计的控制系统能够获得很好的控制性能与较强的鲁棒性.     

变采样周期和数据包随机丢失的NCS鲁棒H∞ SymboleB控制

网络控制系统与传统的点对点控制方式不同,数据传输具有时延和随机丢包,且为了对信息资源进行合理的分配和调度常采用时变采样方式.本文首先给出NCS的离散区间动态模型,该模型以Bernoulli分布序列描述NCS数据丢包的随机性,并以不确定区间矩阵描述NCS的采样周期与传输时延的时变性;在此基础上,基于线性矩阵不等式（LMI）技术,给出具有时变有界采样周期和数据随机丢包NCS的鲁棒H∞控制器存在充分条件,且将控制器的求解问题转化为一个有限维LMI凸优化问题,便于数值计算.所设计的控制器可以保证系统渐近稳定且具有一定的H∞扰动抑制水平γ.数值仿真表明提出控制器设计方法的有效性。     

时变采样周期网络控制系统的鲁棒容错控制器设计

研究具有时变采样周期网络控制系统的执行器失效的完整性问题．假设系统任意两个连续采样间隔具有上界,利用输入时延法,将时变采样周期网络控制系统等价转化为连续时变时延网络控制系统．在此基础上,基于时延条件,应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）方法证明了鲁棒容错控制律的存在条件,设计了鲁棒容错控制器,并给出了系统完整性条件下的最大允许时延的估计方法．仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性．     

基于双参数模糊推理的网络控制系统调度策略

针对带宽受限的网络控制系统中多个控制回路对网络传输的不同需求,提出了一种动态模糊调度策略。采用控制回路误差变化率和空闲时间多参数协同作用,运用动态模糊规则进行调度,以优化系统整体控制性能和减少时延。同时根据控制回路参数的动态变化,对控制回路优先级进行在线调节,从而使得网络控制系统在不同需求情况下都能有效分配网络资源,保证控制系统的稳定性和传输有效性。仿真结果证明了所设计的算法要优于EDF算法,该方法能够更有效地提高网络控制系统的控制质量。     

带宽受限的CAN总线对数量化调度策略

研究了使用量化技术解决控制器局域网络（CAN）总线网络控制系统的带宽受限问题.首先,建立了多控制回路的网络控制系统模型,该模型综合考虑了采用对数量化器对采样信号进行量化和Bernoulli随机网络丢包过程.并针对量化误差和数据丢包,设计了控制器和观测器使得闭环系统指数均方稳定.然后根据控制性能最优化要求,设计了在带宽受限情况下的反馈网络调度器,提出了量化反馈调度策略.最后通过对3个独立控制回路组成的CAN总线系统进行仿真实验,验证了此调度策略的有效性和可行性.     

时变采样周期网络控制系统的鲁棒容错控制器设计

研究具有时变采样周期网络控制系统的执行器失效的完整性问题．假设系统任意两个连续采样间隔具有上界,利用输入时延法,将时变采样周期网络控制系统等价转化为连续时变时延网络控制系统．在此基础上,基于时延条件,应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）方法证明了鲁棒容错控制律的存在条件,设计了鲁棒容错控制器,并给出了系统完整性条件下的最大允许时延的估计方法．仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性．

     

变采样周期网络控制系统的H∞控制

时延以及数据包丢失是导致网络控制系统性能降低的重要原因.利用既是时钟驱动又是事件驱动的传感器,可以使时延与采样周期具有相同的长度,这样降低了建模随机时延的保守性.通过把具有时变采样周期的网络控制系统建模为切换系统,并利用线性矩阵不等式,本文给出了保证系统渐进稳定的充分条件,同时设计了系统的H∞控制器,仿真结果表明了本文所提出的变采样周期方法的有效性.     

一种基于网络控制的在线时延估算算法

针对模型中网络时延的时变特性,提出了一种基于ControlNet的不需要传感器-控制器及控制器-执行器时钟同步的在线时延估算算法,根据估算得到的时延确定LQR控制器中的控制参数,并进行了仿真实验,结果表明有效地利用了系统资源,提高了控制回路的采样速率,从而提高了控制系统性能。     

具有时变采样周期的网络控制系统的H∞控制

研究了具有时变采样周期的网络控制系统的H∞鲁棒控制器设计问题．提出了基于变采样周期的切换方法（采样周期在有限集合内切换），并利用该方法将存在时变采样周期、长时延以及丢包的网络控制系统建模为切换系统．在此基础上，通过把一个非凸的可行性问题转化为受线性矩阵不等式约束的多目标优化问题，研究了网络控制系统的H∞控制器设计方法．仿真结果验证了基于采样周期切换的H∞控制器设计方法的有效性．     

基于GPC的NCS非整数倍采样周期时延补偿方法

研究具有非整数倍采样周期时延的网络控制系统(NCS)的时延补偿问题.针对NCS中的非整数倍采样周期时延,基于广义预测控制算法并结合线性插值方法,提出一种新的网络时延补偿方法.该方法能得到非整数倍采样周期的控制预测值,同时通过减小执行器读取缓冲区的周期,可有效减少由于执行器时间驱动而引起的等待时延,解决了非整数倍采样周期时延的补偿问题.最后通过仿真验证了该方法的有效性.