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．     

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.     

具有随机马尔可夫时延的网络控制系统H∞故障检测

针对存在随机时延的网络环境,研究了一类网络控制系统的H∞故障检测滤波器设计问题．考虑了可 由马尔可夫过程描述的随机时延,网络控制系统被建模成离散时间有限状态的马尔可夫跳变线性系统．基于此类模 型,构造了系统的残差发生器,相应的故障检测问题转化为H∞滤波问题．通过选择合适的滤波器增益,使得残差和 故障之间的误差尽可能地小,保证了残差对于未知输入的鲁棒性．以线性矩阵不等式的形式给出了故障检测滤波器 存在的充分条件,并运用锥补线性化方法完成了滤波器设计过程．数值算例表明,上述网络控制系统故障检测滤波 器不仅对故障敏感,同时对外界扰动具有鲁棒性．     

事件驱动的网络化系统最优控制

针对随机事件驱动的网络化控制系统, 研究其中的有限时域和无限时域内最优控制器的设计问题. 首先, 根据执行器介质访问机制将网络化控制系统建模为具有多个状态的马尔科夫跳变系统; 然后, 基于动态规划和马尔科夫跳变线性系统理论设计满足二次型性能指标的最优控制序列, 通过求解耦合黎卡提方程的镇定解, 给出最优控制律的计算方法, 使得网络化控制系统均方指数稳定; 最后, 通过仿真实验表明了所提出方法的有效性.

     

具有随机丢包的一类网络控制系统的故障检测

针对存在随机数据包丢失的网络环境,研究了一类网络控制系统的故障检测问题.考虑随机丢包同时发生在传感器与控制器以及控制器与执行器之间,将网络控制系统建模为含有4个模态的马尔可夫跳变线性系统.基于此类模型,构造了系统的残差发生器,相应的故障检测问题转化为H∞滤波问题.利用马尔可夫跳变线性系统理论,设计了故障检测滤波器,使得...     

具有多通道数据传输的飞行器网络控制系统故障检测

研究具有多通道数据传输的飞行器网络控制系统故障检测滤波器(FDF)设计问题.考虑每个通道存在各自的网络时延,且丢包符合Markov随机过程.首先,将系统建模为转移概率部分已知的离散Markov跳变线性系统,并设计了基于观测器的故障检测滤波器,将故障检测问题转化为H∞滤波问题;然后,利用LMI工具给出了FDF的可解条件和求解方法;最后,通过某飞行器网络控制系统的数值仿真实验验证了所提出方法的有效性.     

具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制

研究了具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制问题．针对一类存在马尔可夫丢包的网络控制系统,考虑更一般的执行器连续增益故障模型,利用李亚普诺夫稳定理论和马尔可夫跳变线性系统理论,构造丢包依赖的李亚普诺夫函数．给出了保持系统均方稳定且满足保成本性能指标的控制器存在的充分条件,并提出了相应的保成本容错控制器设计方法．同时,通过求解优化问题,构造出系统的最优保成本容错控制器．最后给出的数例仿真验证了该控制器设计方法的有效性．     

网络化控制系统的时延观测器设计及其状态反馈控制

研究了一种网络化控制系统,其输出时延和控制时延均大于采样周期,且控制时延服从已知随机分布.基于现今值观测器原理,采用设置缓冲区和带有时戳的传感数据传输方法,给出了一种具有时延补偿功能的时延观测器,并证明了在系统可观的条件下可实现观测器极点的任意配置.之后,基于该观测器设计了状态反馈控制系统,并证明了复合系统的分离性原理.通过仿真验证了所提方法的有效性.     

一类概率依赖的随机网络系统的随机容错设计

针对网络控制系统的传感器、执行器和网络时延具有随机性这一现象,引入相互独立的Bernoulli随机变量序列作为传感器失效故障、执行器失效故障的开关矩阵,将时延的变化区间任意分成两个小区间,引进Bernoulli随机变量并将其概率分布引入到系统矩阵中,建立随机的网络化控制系统模型,研究了该系统存在传感器失效故障、执行器失效故障及二者同时失效故障情况下的随机容错控制问题。基于Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式技术,给出了确保系统均方指数稳定的条件,该条件不仅依赖于时延的上下界,还依赖于时延的概率分布。数值实例说明结论是有效的。     

一类具有随机时延的网络化控制系统的广义预测控制

网络化控制系统中,各种恒定、时变或者随机的网络时延会导致系统控制性能的下降甚至不稳定。针对基于交换式以太网所造成的随机网络时延问题,结合对系统结构及时延特征的分析,给出了一种基于广义预测控制的控制方法,该方法采用网络时间戳机制和模型的在线辨识,能够准确地测量系统输出并及时对预测值进行在线修正,实现对随机时延的网络化控制系统的有效控制。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

短时延多包传输网络控制系统的稳定性分析

提出一种短时延多包传输网络控制系统的建模方法.把多包传输网络控制系统建模为具有一定切换规则的线性切换系统模型.利用切换系统理论和鲁棒稳定性理论，得到多包传输网络控制系统的渐近稳定性判据,并首次提出周期动态输出反馈镇定控制器的设计方法.最后通过数值算例证明文中结论的可行性和有效性.     

有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性

主要讨论有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性. 基于迭代方法将有界丢包网络控制系统建模为一个跳变系统. 由于网络的复杂性, 跳变系统状态转移矩阵的部分元素无法获得, 因此, 我们考虑的这种情况更具有一般性. 并且本文考虑的丢包同时存在于前馈和反馈通道. 最后, 数值例子表明本文方法的有效性.     

Sliding Mode Control for Nonlinear Markovian Jump Systems Under Denial-of-Service Attacks

This paper investigates the sliding mode control (SMC) problem for a class of discrete-time nonlinear networked Markovian jump systems (MJSs) in the presence of probabilistic denial-of-service (DoS) attacks. The communication network via which the data is propagated is unsafe and the malicious adversary can attack the system during state feedback. By considering random Denial-of-Service attacks, a new sliding mode variable is designed, which takes into account the distribution information of the probabilistic attacks. Then, by resorting to Lyapunov theory and stochastic analysis methods, sufficient conditions are established for the existence of the desired sliding mode controller, guaranteeing both reachability of the designed sliding surface and stability of the resulting sliding motion. Finally, a simulation example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed sliding mode control algorithm.      

一类基于观测器状态反馈镇定的网络化控制系统

本文研究仅仅在传感器与控制器之间存在网络的网络化控制系统的观测器以及控制器的设计问题．考虑系统同时存在随机时滞和数据包丢失的情况，通过求解线性矩阵不等式，设计出了保证网络化控制系统渐近稳定的观测器以及控制器．最后给出一个实例说明了此设计方法是有效的．     

一种带有动态输出反馈控制器的网络控制系统的Markov跳变模型

对于网络控制系统(Networked control systems, NCS)中的随机延迟时变有界, 其上界大于一个采样周期的情况, 建立了带有动态输出反馈控制器的连续时间系统模型. 以此为基础, 应用连续时间系统模型离散化与增广状态空间方法, 建立了受控于有限状态Markov链的离散时间跳变系统模型. 在该系统的稳定性控制器设计中, 给出了一种求内点法的初始可行解的方法, 从而解决了所建模型的可解性问题. 理论分析和车载倒立摆上的仿真计算表明, 由上述模型与改进算法所给出的动态输出反馈控制器能使系统稳定.     

An Optimal Hybrid Learning Approach for Attack Detection in Linear Networked Control Systems

A novel learning-based attack detection and estimation scheme is proposed for linear networked control systems (NCS), wherein the attacks on the communication network in the feedback loop are expected to increase network induced delays and packet losses, thus changing the physical system dynamics. First, the network traffic flow is modeled as a linear system with uncertain state matrix and an optimal Q-learning based control scheme over finite-horizon is utilized to stabilize the flow. Next, an adaptive observer is proposed to generate the detection residual, which is subsequently used to determine the onset of an attack when it exceeds a predefined threshold, followed by an estimation scheme for the signal injected by the attacker. A stochastic linear system after incorporating network-induced random delays and packet losses is considered as the uncertain physical system dynamics. The attack detection scheme at the physical system uses the magnitude of the state vector to detect attacks both on the sensor and the actuator. The maximum tolerable delay that the physical system can tolerate due to networked induced delays and packet losses is also derived. Simulations have been performed to demonstrate the effectiveness of the proposed schemes.      

网络化时滞控制系统的有限时间稳定性分析

针对网络控制系统中存在于传感器-控制器-执行器间的双时延问题,提出了一种基于Markov模型的状态反馈控制策略.与传统应用Markov随机过程的方式相比,该策略采用两个Markov链描述每一个时延,通过状态反馈把该随机系统描述为具有四个随机参量的离散Markov跳变系统.利用Lyapunov有限时间稳定性理论分析得到该系统稳定的充分条件,并利用线性矩阵不等式(LMI)得到了可行的反馈矩阵.数值仿真结果进一步证明了该策略的有效性.