基于调度的网络化控制系统

网络化控制系统NCSs(NetworkedControlSystems)是基于网络的分布式控制系统,具有强实时性。本文分析了网络控制系统的特点,网络时延与控制系统性能间的关系,分类介绍了当前网络化控制系统的研究方法、分析角度及策略。     

基于网络QoS的网络化控制系统保性能控制

研究存在时延和丢包的非理想网络传输情况下的网络化控制系统的保性能控制问题,得到了在非理想网络传输情况下的网络化控制系统存在保性能控制律的充分条件,提出了基于网络服务质量(QoS)的网络化控制系统的保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法.通过仿真实例验证了该方法的有效性.     

基于网络QOS的网络化控制系统保性能控制

研究存在时延和丢包的非理想网络传输情况下的网络化控制系统的保性能控制问题,得到了在非理想网络传输情况下的网络化控制系统存在保性能控制律的充分条件,提出了基于网络服务质量(QOS)的网络化控制系统的保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法.通过仿真实例验证了该方法的有效性.

     

多变量网络化DMC算法的鲁棒稳定性研究

在工业控制系统优化算法的研究中,引入网络化控制系统,针对多输入多输出动态矩阵控制(DMC)算法的鲁棒稳定性问题,首先根据有限脉冲响应(FIR)模型导出了网络控制系统通信信道上存在随机网络诱导时延的网络化DMC算法;其次,在考虑预测模型与系统实际模型之间存在模型失配情况下,利用线性矩阵不等式方法(LMI)分析该网络化DMC算法的鲁棒稳定性问题,进而建立了网络化DMC算法的鲁棒稳定性的充分条件。数值仿真验证表明解决工业控制系统性能优化的有效性。     

网络化控制系统综合控制方法研究

在阐明网络化控制系统采用兼顾控制系统性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)的控制方法的必要性和可行性的基础上,提出了一种能够兼顾控制系统QoP和网络QoS的网络化控制系统综合控制方法,并对其工作机理进行分析.在对目前相关的研究工作进行分析总结的基础上,提出了一种基于网络化控制系统综合控制方法的控制模型,最后通过一个数字仿真实例说明了该模型的有效性.     

网络化控制系统性能与网络QoS协调设计研究*

基于网络QoS如延迟、丢包,建立网络化控制系统状态方程,通过双线性矩阵不等式(BMI)讨论在某种网络QoS下控制系统的稳定性,并以离散系统二次型性能指标为例设计最优LQR(linear quadratic regulator)控制器,得到保证系统控制性能的网络QoS约束。针对该约束,提出一种能够兼顾系统性能与网络QoS的网络化控制系统控制与调度协调设计方法。最后,通过仿真实验说明提出的协调设计方法的必要性和有效性。     

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。文章系统地阐述了网络化控制系统的产生、发展及典型系统。通过当前的研究现状分析了网络化控制系统的结构及特性,特别是延迟特性。从不同的应用角度着重讨论了网络化控制系统的控制方法。最后指出了进一步的研究问题。     

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.     

网络化控制系统中状态估计策略的进展

在网络化控制系统(Networked Control Systems,简记为NCSs)中,由于网络的介入使控制系统的规模和复杂性显著增加,且产生了各种新问题,为了使控制更加容易,需要设计合理的估计策略.主要从控制和通信2个角度出发,集中考虑了在量化影响、时延与丢包、不确定性等通信受限因素下状态估计策略的研究与进展.一直以来,状态估计都是诸如过程监控、故障诊断等控制领域中不可缺少的重要部分,当前已成为网络化控制系统研究的热点和准点,为抵消网络环境不确定性对闭环系统性能的影响,设计最优的状态估计策略必将成为不可缺少的因素之一.     

基于QoS的网络化控制系统H∞保性能控制

在具有时延和丢包的非理想网络传输情况下,研究了存在外界干扰且具有参数不确定的网络化控制系统H∞保性能控制问题。根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,证明了网络化控制系统存在H∞保性能控制律的充分条件,提出了一种基于网络服务质量的网络化控制系统H∞保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于网络QoS的控制系统协同设计方法研究

针对网络环境下控制系统的协同设计问题展开研究. 首先应用工业网络特性建立了依赖于网络参数和控制参数的网络服务质量模型, 并且在此基础上分析了网络性能与控制性能的强耦合关系. 进而, 提出给定控制系统性能指标和网络资源受限条件下的控制参数和网络参数的联合优化设计方法. 最后通过实验证明本文方法的有效性.     

A synthesizing control model of networked control systems to guarantee QoP and QoS

The whole performance of the networked control system （NCSs） depends on two interaction factors, namely the quality of control performance （QoP） and quality of network service （QoS）. So, to optimize the whole perfor-mance of NCSs, the problem of guaranteeing QoP and QoS plays an important role in the design of NCSs. However, up to now, little work has been done in this field. In this paper, a synthesizing control model of NCSs to guarantee QoP and QoS is proposed, and a feasible condition of optimizing whole performance of NCSs is also suggested. Finally, the simulation results show that the proposed model is effective.     

基于网络服务质量的网络控制器设计

针对网络服务质量对控制系统性能的影响, 建立了联合网络参数和控制器参数的系统模型. 在此基础上分析了网络控制系统保性能控制器存在的网络参数和控制参数依赖条件, 并且通过求解线性矩阵不等式, 给出了控制器的参数化设计方法. 所设计的控制器在满足一定的网络服务质量摄动范围内, 不仅可以使系统渐近稳定,而且还能确保系统性能不大于上界. 本文方法给出网络服务质量变化对控制系统性能衰减的一种定量度量, 可以为进一步的网络调度提供理论依据.     

对网络与控制学科交叉发展的一些认识

本文讨论网络与控制的学科交叉,列举一些研究课题从一个侧面说明网络环境下的控制系统及控制理论在网络系统研究中的应用,并探讨企业网络与自动化系统集成问题.     

具有通信约束的网络化控制系统容错控制研究

Implementing a control system over a communication network induces inevitable time delays that may degrade performance and even cause instability. One of the most effective ways to reduce the negative effect of delays on the performance of networked control system (NCS) is to reduce network traffic. In this paper, adjustable deadbands are explored as a solution to reduce network traffic in NCS. A method of fault-tolerant control of networked control system is presented, which takes into account system response as well as network traffic. The integrity design for a kind of NCS with sensor failures and actuator failures is analyzed based on robust fault-tolerant control theory and information scheduling. After detailed theoretical analysis, the paper also provides the simulation results, which further validate the proposed scheme.     

分布式入侵检测技术在网络控制系统中的应用

随着控制系统复杂性的日益扩大,控制系统的网络化是控制系统发展的必然。自动控制、计算机网络和通讯技术的融合,为实现控制和管理信息一体化提供了一条新思路,但也带来以一系列安全问题,如何保障网络控制系统的安全是当前控制网络信息建设的研究热点。文中通过分析网络控制系统的结构和对网络安全的要求,提出了将分布式入侵检测技术运用到网络控制系统的具体方案,并对相关技术和网络安全体系的建设进行了讨论。     

资源约束网络的优化带宽调度

在资源约束的网络控制系统中, 控制性能和服务质量之间的折衷是不可避免的. 为了寻求它们的最佳结合点, 提出了结合约束条件的多目标规划问题来优化控制性能和网络带宽需求. 考虑算法的非线性逼近能力和计算速度, 采用了神经网络作为优化求解器. 它提供的优化解对每一个控制回路的带宽需求进行动态分配, 使得全局系统性能最大化的同时使带宽需求最小化. 仿真表明在网络控制应用中该优化策略对控制性能和网络带宽需求之间是一种有效的折衷方法.     

针对时间距离约束的网络化控制系统带宽调度策略

网络化控制系统是一种具有时间距离约束的硬实时系统.根据该特点,在深入分析网络化控制系统时间距离约束关系的基础上,提出一种针对时间距离约束的网络化控制系统带宽调度策略.该策略能够更有效地与网络化控制系统的控制算法相配合,同时兼顾控制系统控制性能和网络服务质量,优化系统总体性能.最后通过仿真实例说明了该策略的有效性.     

NCS网络协议分析

针对网络控制系统(NCS)中存在的不同网络负载时,系统会出现很严重的失真,提出通过利用更合适的网络协议来减少系统失真。对4种网络协议(以太网、CAN、令牌环网、交换式以太网)的特点作一个概括性的说明,然后通过建立网络控制系统仿真模型,编写代码,调节网络干扰占有率和选择不同网络协议,从实验角度证实这4种网络协议在低负载和高负载情况下各自所具有的网络特性。通过选取合适的网络类型可以使得网络控制系统具有更好的动、稳态性能。