具有输出延迟的网络化控制系统稳定性分析

将网络化控制系统看成一个具有输出时延的采样控制系统，运用具有时延的输出信号设计了一种新的观测器和相应的控制器，从而得到含有时滞的闭环网络化控制系统和使该闭环系统稳定的充分条件。最后给出了求解观测器增益和控制器增益的锥补线性化方法，仿真实例说明了所提方法的有效性。     

带有状态观测器的网络控制系统非脆弱H_∞控制

研究了存在时变时延的非理想网络环境下基于状态观测器的网络化控制系统非脆弱H_∞鲁棒控制。考虑状态观测器和控制器均存在不确定性,采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)方法,得到闭环控制系统H_∞渐近稳定的充分条件,给出非脆弱状态观测器和非脆弱鲁棒控制器的存在条件,通过给出的锥补线性化算法求解控制器和观测器增益矩阵。仿真实例表明了所提方法的有效性和可行性。     

DoS攻击下基于切换Luenberger观测器的冗余控制

研究了DoS攻击下网络化控制系统基于观测器的控制器设计问题.首先,提出了一种具有多个增益的切换Luenberger观测器,实现了无DoS攻击时系统状态的间歇性估计.根据获得的估计值,控制器同时计算了系统当前以及未来一段时域的控制信号,并将其封装在一个数据包中发送给执行器,保证了系统在有无DoS攻击时都有合适的控制输入更新.其次,利用构造的切换系统对DoS攻击下观测器与控制器的不同动态进行了统一的建模,基于多Lyapunov函数方法推导了任意切换律下系统指数稳定的充分条件,并给出了相应的观测器与控制器设计方法.最后,通过网络化倒立摆系统的实验验证了所提方法的有效性.     

具有状态观测器的网络化控制系统的设计

研究存在时变延迟和丢包的非理想网络传输情况下带状态观测器的网络化控制系统设计问题.提出一种基于分级控制结构的、具有本地状态观测器的网络化控制系统的设计方法,证明了基于分级控制结构的网络化控制系统满足分离定理的充分条件.该方法在降低系统设计难度的同时,有效改善了网络化控制系统的控制性能.数值仿真表明了所提出方法的有效性.     

基于灰色广义预测控制的网络化控制系统丢包补偿

针对网络传输中存在的数据丢包问题，提出了将灰色广义预测控制引入到网络化控制系统的新思想．将网络化控制系统视为灰色系统，设计了一个控制器节点由事件—时间驱动、传感器节点和执行器节点由时间驱动的分布式模型．利用灰色广义预测控制在线计算量小的特点，结合队列机制，提出补偿策略．仿真结果表明补偿策略效果良好．     

网络环境下连续切换系统观测器和控制器设计

研究具有随机时变时滞和系统不确定性的网络化切换控制系统基于观测器的鲁棒H_∞控制器设计问题.首先,采用满足Bernoulli分布的随机序列来描述数据传输过程中的时变时滞现象;然后,在具有平均驻留时间(ADT)的切换信号下,设计基于观测器的控制器,目的是估计系统的状态以及衡量系统对扰动的鲁棒性;最后,基于李雅普诺夫(LKF)方法给出系统均方指数稳定且具有满意的H_∞性能指标的充分条件,并以线性矩阵不等式(LMI)形式给出观测器和控制器的求解方法.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

等式约束的网络化控制系统的稳定性设计

研究了等式约束的网络化控制系统的稳定性问题．在假设网络时滞是随机变化的，并且假设网络化控制系统的被控对象为一个具有等式约束的时滞系统的情况下，将网络化控制系统模型化为一个混合系统．然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该混合系统渐近稳定的一个充分条件．根据此充分条件，通过求解一个线性矩阵不等式，较容易地获得系统的最大允许网络时滞以及此时的控制器．最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的．     

高速率通信网络下时变系统的有限时域H∞控制

针对高速率通信网络和Round-Robin（RR）协议影响下网络化时变系统的有限时域[H∞]控制问题，考虑到系统中存在乘性噪声、随机时滞和量化效应，提出了一种基于观测器的有限时域[H∞]控制器的设计方法。利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality，LMI）技术得到有限时域[H∞]控制器存在的充分条件。基于锥补线性化（Cone Complementarity Linearization，CCL）方法通过求解一组递归矩阵不等式得到观测器和控制器参数。所设计的控制器保证闭环网络化时变系统在给定的时域内稳定，且满足预定的[H∞]性能指标。数值仿真验证了所提方法的有效性。     

无位置传感器的永磁同步电动机反演控制

设计了一种基于无位置传感器的永磁同步电动机(PMSM)反演控制器.该控制器包括基于定子电流检测的速度观测器与反演速度控制器.速度观测器代替位置传感器实现转速的在线估计;反演控制器的设计确保速度控制系统具有快速的转速跟踪与转矩响应.通过设计全局Lyapunov函数保证了控制系统的稳定性.仿真和试验结果表明:基于速度观测器...     

基于观测器的非线性网络控制系统容错控制

研究了一类基于观测器的非线性连续网络控制系统容错控制器设计问题.针对传感器采用时间驱动方式,控制器和执行器均采用事件驱动方式的网络控制系统,设计了观测器,建立了基于状态观测器的增广闭环系统模型.利用线性矩阵不等式和自由权矩阵的方法,推导出闭环系统渐近稳定的充分条件,给出了观测器和容错控制器协同设计的方法.实例仿真证明了所用方法的有效性.     

网络控制系统的增广状态极点配置设计法

参数时变系统可以通过增广状态法转换成一种标准形式．本文应用极点配置设计法，设计了基于网络控制系统标准形式模型的控制规律和观测器，并证明了分离定理仍然成立．仿真研究表明该设计方法应用到网络控制系统的有效性．     

一类基于观测器的非线性网络化控制系统的绝对稳定性

主要考虑了基于观测器的Lurie网络化控制系统的绝对稳定性问题. 由于采用了基于观测器的反馈控制器, 传感器到控制器的网络诱导时延和控制器到执行器的网络诱导时延不再能合并到一起处理. 首先通过状态增广方法将Lurie网络化控制系统建模为一个多时滞的Lurie系统, 然后利用Newton-Leibniz公式和添加自由权矩阵的方法给出了时滞依赖的稳定性条件. 在此基础上, 给出三种求解控制器和观测器增益矩阵的方法. 此外, 还分别给出了被控对象存在范数有界不确定性和结构不确定性时系统的鲁棒稳定性条件及鲁棒控制器设计方法, 所有得到的结果都是以线性矩阵不等式的形式给出的. 便于利用线性矩阵不等式工具包进行求解. 最后, 通过两个仿真算例说明了方法的可行性和有效性.     

短时延多包传输网络控制系统的容错控制

研究了存在数据丢失的短时延多包传输网络控制系统在静态调度和动态调度下的控制器设计问题。把未能成功传输数据的传感器节点视为暂时失效,将网络控制系统建模为一类具有时变传感器“故障”的系统。在静态调度策略下,将系统建模为一类具有一定切换规则的周期系统,利用容错控制理论和周期系统理论得到系统稳定性判据;在动态调度策略下,将系统建模为一类具有有限子系统的自主切换系统,利用容错控制理论和切换系统理论给出了系统的稳定性条件。并利用控制器和观测器的协同设计方法给出了系统在静态调度和动态调度下的容错控制律和状态观测器设计方法。数值仿真算例证明了结论的可行性和有效性。     

网络控制系统的控制器设计方法概述

网络时延是网络控制系统（NCS）中存在的基本问题,克服网络时延的影响是设计网络控制系统的控制器首先要解决的问题。为此分别从短时延网络控制系统和大时延网络控制系统2个方面,重点分析了近年来网络控制系统控制器设计的研究现状和成果,总结了现有的研究方法,讨论了最新研究进展,指出存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

具有多传输通道系统的网络化预测控制

本文研究了一类具有多传输通道网络化系统的控制问题,基于网络化预测控制方法,提出了一种改进型的分布式预测补偿方式,从而更有效地利用反馈数据来提高控制系统的性能.对闭环网络化预测控制系统进行分析,得到其稳定性条件,特别地,在模型精确已知和多传输通道的时延为定常的情况下,该条件将会退化为本地控制的闭环系统稳定性条件.上述结论的好处是网络化预测控制系统中状态观测器和控制器的设计可以参考本地控制.通过球杆系统算例验证本文所提方法的正确性和有效性.     

具有输出时延的网络控制系统故障检测

考虑一类具有长时延的网络控制系统,假定其传感器到控制器之间存在输出时延,对其进行故障检测研究.建立具有时延补偿功能的故障观测器,得到状态估计误差方程.基于离散切换系统理论,将观测器系统的稳定条件归结为一个线性矩阵不等式.当系统正常时,只要给定的矩阵不等式条件成立,该观测器系统就是渐近稳定的.当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳变,从而检测出故障的发生.仿真示例验证了方法的有效性.     

网络化工业控制系统的研究进展

工业控制系统已跨入网络化控制的新阶段,网络化工业控制系统已成为制造业控制、过程控制和测控技术等领域中的重要研究方向.阐述了网络化工业控制系统设计和实现中的一些主要问题,包括:网络化工业控制系统的体系结构、时延问题、时钟同步、控制算法以及节点测控器等问题;提出了网络化工业控制系统进一步研究的一些问题.