具有随机长时延的网络控制系统保性能控制

本文研究了一类具有随机长时延离散时间网络控制系统(NCSs)的建模和保性能控制问题.用两个马尔可夫链分别来描述反馈通道和前向通道的网络诱导时延,基于采用现有最新数据的原则,将闭环NCS建模成一个与当前时刻和过去时刻网络诱导时延有关的马尔可夫随机时滞系统.应用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫方法得到了闭环NCS随机稳定且具有二次性能指标上界的充分条件,并给出了状态反馈保性能控制器的设计方法.最后,通过数值算例验证了本文方法的有效性.     

网络化系统的状态反馈保性能控制

研究了具有随机网络诱导时延且数据包丢失服从马尔可夫链的网络化系统的保性能控制问题．将网络化控制系统建模为具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统．根据马尔可夫跳变线性系统理论，给出了网络化系统状态反馈保性能控制器存在的充分条件；该保性能控制器为一组线性矩阵不等式的解．通过一个仿真示例说明了本文所提方法的有效性．     

长时延和丢包的网络控制系统保性能控制

为了研究具有长时延和丢包的网络控制系统保性能控制问题,假设传感器由时钟驱动,控制器和执行器由事件驱动,网络时延在两个采样周期之间,丢包具有马尔科夫跳变特性,利用状态增广的方法,把具有长时延和丢包的网络控制系统建模为具有两种运行模式的离散时间马尔可夫跳变系统,把网络时延转化为系统参数矩阵的不确定性.在此基础上,利用马尔可夫线性跳变系统理论和线性矩阵不等式方法,推导出使网络控制系统随机稳定的保性能控制律存在的充分条件,并给出了设计方法.数例仿真说明了所用方法的有效性.     

带有随机时延的非线性网络控制系统的输出反馈镇定

考虑了一类非线性网络控制系统的输出反馈镇定问题.通过齐次马尔可夫链来描述采样器-控制器和控制器.执行器的时延,将网络控制系统建模为带跳非线性系统.利用Lyapunov方法和线性矩阵小等式技巧,得到了闭环系统随机稳定的充分条件,并给出了镇定控制器的设计方法.     

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.     

一类不确定网络控制系统的鲁棒容错控制

研究了含有数据包丢失的不确定网络控制系统的鲁棒容错控制问题. 在执行器连续增益故障下,考虑前向网络通道和后向网络通道中存在满足马尔可夫性质的数据包丢失情况,将含有结构不确定性的闭环故障网络控制系统建模为马尔可夫跳变线性系统.基于这个模型,利用Lyapunov稳定性理论和矩阵不等式技术,给出了闭环故障系统随机稳定的充分条件,同时采用锥补线性化方法,给出了控制器设计方法.最后数例仿真验证了该设计方法的有效性.     

具有随机时延的网络控制系统周期反馈控制

针对一类具有随机时延的网络控制系统(NCSs)周期反馈控制问题,提出一个新颖的马尔可夫随机时滞系统模型.该模型包括一个分段常数广义采样保持函数(PCGSHF)以及一个用于描述网络诱导时延和数据包丢失的马尔可夫链.应用李亚普诺夫方法以及线性矩阵不等式技术得到了闭环 NCSs 随机稳定的充分条件,并给出了状态反馈控制器和 PCGSHF 的设计方法.最后,通过仿真算例验证了设计方法的有效性.     

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.     

具有模态依赖时延的网络控制系统的H∞ 控制

针对一类模态依赖时延的网络控制系统,研究其H∞控制问题.基于马尔可夫跳变理论,通过构造随机的Lyapunov-Krasovskii函数,基于自由权重矩阵方法,得到H∞指标约束下闭环系统随机稳定的充分条件,并给出了马尔可夫模态依赖的状态反馈H∞控制器的设计方法.仿真实例验证了该设计方法的有效性.     

云控制系统不确定性分析与控制器设计方法

云控制系统(Cloud control system, CCS)是云计算与物理系统的融合, 由于云计算中资源是动态的, 因此云计算的加入使得云控制系统具有很大的不确定性. 本文给出一种典型的云控制系统结构, 通过将不确定性划分为云端不确定性和网络端不确定性, 有效简化了云控制系统不确定特性分析和建模. 针对典型的时延不确定性问题, 将云控制系统时延划分为云端时延和网络端时延, 进行了MapReduce模型下多计算节点云端时延分析, 同时进行了云控制结构下网络端时延分析, 两者结合实现了云控制系统的前向通道和反馈通道的时延建模. 基于所建立的云控制系统时延模型, 应用极点配置方法设计了云控制器算法, 包括观测器的设计和控制律的设计, 从而保证了闭环系统的稳定性. 对本文设计的云控制器算法进行了仿真验证, 结果表明考虑时延特性的控制器设计明显提升了云控制系统的控制性能.     

Output feedback guaranteed cost control of networked linear systems with random packet losses

This article is concerned with the output feedback guaranteed cost control problem for a class of networked control systems (NCSs) with both packet losses and network-induced delays. The packet-loss processes in the forward channel and the backward channel are modelled as two Markov chains. The dynamic output feedback controllers are considered, and the closed-loop NCS is modelled as a discrete-time Markovian system with two modes and unit time delay. By using a properly constructed Lyapunov function and the state transformation technique, a sufficient condition is derived for the closed-loop NCS to be mean-square exponentially stable and ensure a decay rate that can be tuned according to the packet loss situations in the networks. Moreover, design procedures for the guaranteed cost controllers are also presented based on the obtained stability condition and guaranteed cost performance result. Finally, an illustrative example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed results.     

具有传感器故障的网络控制系统保性能可靠控制

基于存在时延和丢包的网络传输环境.针对具有参数不确定性的网络化控制系统,研究了其在传感器故障条件下的保性能可靠控制问题.根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,推导出使闭环网络控制系统在传感器故障条件下渐近稳定且保证综合性能指标满足要求的充分条件,并利用LMIs提出了保性能可靠控制率的设计方法.该控制算法在提高网络化控制系统可靠性的同时有利于系统综合体性能的优化.数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

具有随机丢包的网络控制系统的镇定

研究具有随机丢包的网络控制系统(NCS)的镇定问题.同时考虑传感器节点到控制器节点(S/C)和控制器节点到执行器节点(C/A)的随机丢包,并分别对这两种丢包现象建模.基于Lyapunov稳定性理论,得到闭环系统全局均方渐近稳定的充分条件.进一步利用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到状态反馈控制律的增益矩阵.数值仿真算例验证了所得结果的有效性.     

不确定时延网络控制系统的保性能控制

在工程实际网络控制系统中,不仅要求系统能够保持稳定,还要系统具有一定的性能指标,采用状态反馈控制是一种非常有效的控制方式。针对一类线性不确定时延网络控制系统,研究了在有记忆状态反馈控制器下的保性能控制问题。利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式的方法,给出了网络控制系统保性能控制律存在的条件和相应的状态反馈控制器的设计方法。最后,通过Matlab数值仿真算例验证了该方法的有效性和正确性。     

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.     

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．     

Output Feedback Stabilization of Networked Control Systems With Packet Dropouts

In this paper, we discuss the modeling and control of a class of networked control systems (NCSs) with packet dropouts. For the cases that there may be packet dropouts in both the backward and the forward channels in the communication network, and that the network-induced delays are shorter than one sampling period, the closed-loop NCS is modeled as a discrete-time switched system with four subsystems. By using the asynchronous dynamical systems approach and the average dwell-time method, sufficient conditions for the exponential stability of the closed-loop NCS are presented in terms of nonlinear matrix inequalities, and the relation between the packet dropout rate and the stability of the closed-loop NCS is explicitly established. A procedure involving an iterative algorithm is proposed to design the observer-based output feedback controllers. Lastly, an illustrative example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed results.     

一种少保守性的NCS 鲁棒H∞ 保性能容错控制

研究一类含有时变时延和丢包的网络化控制系统的鲁棒H∞保性能容错控制问题．基于一种状态多时延模型,推导出确保闭环系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒H∞保性能的时滞依赖充分条件,并针对求解具有LMIs约束的凸优化问题,给出了最优鲁棒如保性能容错控制器的设计方法．由于新模型中考虑了时延下界,且证明过程引入了适当自由权矩阵变量,所得结果具有较少保守性．仿真实例验证了所提出方法的有效性．     

Robust guaranteed cost control of uncertain fuzzy systems under time-varying sampling

In practice, the system is often modeled as a continuous-time fuzzy system, while the control input is applied only at discrete instants. This system is called a sampled-data control system. In this paper, robust guaranteed cost control for uncertain sampled-data fuzzy systems is discussed. A guaranteed cost control where a quadratic cost function is bounded by a certain scalar, not only stabilizes a system but also considers a control performance. A typical sampled-data control is the zero-order input, which can be represented as a piecewise-continuous delay. Here we take a delay system approach to the sampled-data guaranteed cost control problem. The closed-loop system with a sampled-data state feedback controller becomes a system with time-varying delay. First, guaranteed cost control performance conditions for the closed-loop system are given in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Such conditions are derived by using Leibniz–Newton formula and free weighting matrix method for fuzzy systems under the assumption that sampling time is not greater than some prescribed scalar. Then, a design method of robust guaranteed cost state feedback controller for uncertain sampled-data fuzzy systems is proposed. Examples are given to illustrate our robust sampled-data guaranteed cost control design.