MT-R机器人网络控制系统的设计与仿真

研究网络控制机器人的有效实时控制问题.针对目前控制信息因网络延时而引起数据丢失,降低实时控制效果,通过模仿TCP协议动态调整超时间隔算法的思想,对网络动态延时进行预测,为了提高系统的稳定实时控制,提出了基于因特网远程控制的预测步数可变的改进广义预测控制算法.采用WinSock、队列、缓冲和多线程等技术,基于VC++软件设计了远程控制仿真系统,利用因特网的机器人远程控制系统环境进行仿真.结果表明可为机器人远程控制的研究建立了实验条件,并对同类项目的研究具有一定的参考价值.     

基于TCP/IP网络的远程控制仿真系统的研究

在基于TCP／IP的远程控制系统中延时存在不确定性,由于受经济、地理等因素的影响,在实际因特网环境中对算法的验证实现较困难。为了能在局域网中模拟因特网的网络环境,文章根据基于TCP／IP的远程控制系统中存在延时和延时不确定的特点,提出了将网络延时分为固定延时和采样周期波动的随机延时,同时考虑数据报的丢失。采用了WinSock、队列、缓冲和多线程等技术,设计了网络模拟程序,可任意设置固定延时、采样周期的波动和丢帧概率,在局域网中较好地模拟了基于因特网的远程控制系统环境,为更深层次的远程控制的研究建立了实验条件。     

基于神经网络预测远程控制系统中信息延时的研究

针对基于互联网的远程控制系统中控制信息和反馈信息传递时的不确定延时的问题,提出了使用神经网络预测不确定性延时的方法,通过“先预测,后校正”的思想及误差修正的方法,来保证系统的稳定性,并且具有良好的动态特性。仿真研究表明,采用神经网络预测延时是有效的。     

基于因特网的远程控制系统的基础研究

在基于因特网的远程控制系统中，由于网络信息传输的时延及其不确定性会降低控制系统的性能，甚至使系统无法控制。文中提出一种新的动态补偿器的结构，通过实时检测网络时延，由补偿器中的变结构调节器对系统的动态特性进行补偿，避免了预报精度对补偿的影响，改善了采用因特网的远程控制系统的控制性能。指出了下一步的研究方向。     

基于因特网远程控制的Smith补偿和缓冲技术

本文对基于因特网的远程控制系统框图进行化简,使前向延时和反馈延时合并为总延时,这样系统只需设计一个补偿器,系统设计得到了简化,并采用smith补偿器进行补偿控制,改善了系统品质。对于网络延时的不确定性,在现场控制的计算机内采用了缓冲技术,将不确定延时转化为固定延时,即使在不进行网络延时的预测,也能达到较好的控制效果。     

基于因特网的远程控制系统控制算法的研究

以液压系统为被控对象，对在因特网环境下的远程控制系统提出了具有挑战性的研究。实验结果表明，当采用根据Smith补偿器原理进行设计的动态补偿器及恰当的时延预测算法时，可以使没有加入网络延时环节前就稳定的原系统，在加入网络后恢复稳定性，使采用因特网的机械运动的远程控制成为可能。但是由于网络传输环节的不确定性时延和采样信息处理器的数据报使用策略使传输后的控制信号发生变形，从而使系统存在稳态误差。在采用具有最佳参数库的模糊控制器对远程控制系统进行控制后，系统的控制品质得到了改善。     

基于因特网的远程控制实验系统的构建

基于因特网的远程控制系统的研究必需在能复现各种因特网环境的专用实验平台上进行,以保证实验条件的一致性和实验结果的可比性。实验研究表明,该文提出的模拟因特网的构成方法能复现各种类型的因特网环境,能满足对远程控制系统进行实验研究的要求。实验也表明该文提出的实验系统中本地和远程计算机时钟同步计算和补偿方法是可行的。     

基于ARM的网络远程闭环控制机理研究与实现

针对网络远程控制的研究大部分还只是停留在开环控制或工业专用网络的问题,本文提出了一种基于Internet的远程闭环控制方案,根据该方案设计并实现了一个基于Internet的ARM网络远程控制器和本地控制器,在实验室搭建了网络远程闭环控制物理模拟实验平台,并在该平台上,针对大惯性水位控制对象和网络传输延时的不确定性问题,设计了一种基于在线信息排队的网络延时补偿方法,该方法克服了网络拥塞与不确定性延时对系统的影响,进行了网络远程闭环实时控制实验,得到了较好的控制效果。     

基于TCP/IP协议的远程控制系统中变结构动态补偿器的研究

对网络时延及其不确定性造成的单采样、空采样和多采样三种情况进行了分析,阐述了采样信息处理器的原理.为了解决网络时延的滞后补偿问题,提出了一种变结构动态补偿器方案.仿真和实验证明,基于TCP/IP协议的远程控制系统中采用了该补偿器后,利用网络数据传送时的时间戳,可对因特网的时延进行实时补偿,使基于因特网的远程位置伺服控制成为可能,同时也避免了网络时延的预报精度对补偿的影响,改善了系统的控制性能.     

基于因特网的智能远程控制系统的设计

本文首先介绍了基于因特网的智能远程控制系统的体系结构和使用于系统中的网络数据库关键技术,对多用户同时操作问题、Web客户端/服务器端动态交互的实现、Winsock网络实时传输通信的设计等部分进行了详细的分析设计,确定了系统使用的控制网络与信息网络融合的方法,最后介绍了远程控制系统的网络安全问题.     

网络时延的混沌特性分析及预测

针对互联网的传输时延处于不确定状态的问题,从网络时延序列表现出的性质出发,将混沌理论引入对网络时延的特性分析。通过对实际网络时延数据的处理,计算验证了网络时延具有混沌特性。并提出了采用混沌一支持向量机回归模型对互联网络时延进行预测的方法,通过实例分析对该方法进行了验证。分析结果证明了混沌—支持向量机模型可以对网络时延的变化趋势进行较为准确的预测,和BP神经网络回归预测相比,混沌—支持向量机对时延的短期预测具有更高精度。     

基于波变量补偿的阻抗匹配时延双边遥操作

通信时延是遥操作系统中固有的问题,它会严重影响遥操作的性能,降低系统的稳定性和跟踪性。基于无源理论的波变量法可以保证遥操作系统在任意时延下稳定,是解决时延问题的一个重要方法。然而,波变量法带来的波反射会阻扰有用信号的传输,降低了主从端信号的跟踪性,严重时甚至会导致整个系统振荡。针对这一问题,提出了一种基于波变量补偿的阻抗匹配双边遥操作系统结构,旨在减少波反射,提高操作者的临场感和系统的跟踪性。通过仿真实验,结果表明所提方法能够保证固定时延条件下遥操作系统的稳定性,并具有较好的跟踪性。     

不确定时滞系统的保性能控制

基于时滞系统的一个新的指数稳定性定理,考虑了时不变不确定时滞系统的保性能控制问题.利用一种新的分析技术,通过解两个Riccati不等式和一个线性矩阵不等式得一保性能控制器,该控制器可保证闭环系统指数稳定且使系统满足一定的性能指标.与一般的不确定时滞系统保性能控制不同,所得的性能指标的上界中含有参数,可通过调整参数值的大小来使性能指标达到最优.所得Riccati不等式中含有时滞,因此该判据是时滞相关的.数值算例证明了该方法的适用性.     

基于事件触发的神经网络控制器稳定性分析

针对非线性系统稳定性问题,设计了基于事件触发的神经网络控制器来稳定非线性系统,控制器只有在触发规则满足的条件下,才更新控制参数,降低了网络传输率。算法开始先建立非线性系统模型,在采样过程中引入事件触发机制,并且设计了神经网络控制器,对于系统中包含的传输时滞,引入系统时滞模型,运用输入延迟法将同步控制器求解问题转化为时滞系统的稳定性问题。再通过构造分段Lyapunov-Krasovskii泛函并结合Jensen不等式,给出了非线性系统稳定条件。与传统数据采样系统相比,本文所提出的方法有效地增大了采样间隔,结尾通过例子仿真验证了所提出方法的有效性。     

基于核方法的移动机器人远程控制时延预测与分析*

构建了基于Internet的移动机器人控制平台,针对该平台中网络时延的非线性特性,提出了利用线性核和RBF核方法对网络时延序列样本进行回归建模和预测。比较了核方法、BP神经网络和RBF神经网络算法预测误差,表明在移动机器人远程控制中,核方法对网络时延序列预测具有更好的函数逼近能力和较高的预测精度,从而可根据预测时延调节移动机器人控制指令和状态信息的网络传输,保证系统的可靠性,提高移动机器人的控制性能。     

一类远程控制系统的时延补偿H∞鲁棒控制

针对一类有扰动的多时延不确定模型的远程控制系统,为了有效减少网络时延对系统的影响,提出了一种改进Smith补偿H∞鲁棒控制算法;在给出系统体系结构的基础上,应用改进Smith补偿器将含有网络时延的系统鲁棒性能问题转化为无时延的鲁棒性能问题,并对系统存在的模型不确定性和干扰问题引入H∞混合灵敏度设计方法设计了鲁棒控制器;此方法适用于工业现场为无线传感器网络的远程控制系统,通过对存在乘积性的不确定系统进行仿真研究,证明该算法具有良好的控制品质和动态性能。     

基于时延预估的网络控制系统研究

针对基于Internet环境下的控制系统中，网络时延、丢包、包序颠倒等问题对闭环实时控制系统性能造成的影响，提出了一种基于时延预估补偿控制的闭环实时控制方法。该方法引入一个网络时延存储队列，对网络时延进行在线预估，通过Smith预估器对控制系统进行动态补偿。同时，利用一类非线性PID的非线性特性对传统PID控制器进行改进，以改善时延随机性对控制系统的影响。仿真结果证明，该方法对模型精确已知的一类控制对象有较好的控制效果。     

基于小波ARMA延迟预测的Internet远程控制

针对Internet网络控制中延迟变化所引起的系统不稳定问题，该文提出了一种基于小波ARMA多尺度预测的延迟时间预测方法，并将其与Smith预估器结合应用于Internet网络控制中，解决了在随机时变的数据包传输延迟情况下Internet网络控制系统的有效控制问题。以直流电机为例验证了预测算法的可行性和有效性。     

非匹配的不确定时滞离散系统的滑模控制

针对一类不确定离散时滞系统，研究了其滑模控制问题。所考虑的系统是变时滞的，并且含有非匹配的时变参数不确定项。通过非奇异矩阵变换将其转化为两部分，一部分满足传统的匹配争件；另一部分是非匹配，但是满足范数有界的条件。利用变结构控制方法，设计了满足到达条件的滑模控制器，使系统状态在有限时间内到达滑模面。并且在控制器的作用下保持在滑模面上，从而使系统具有稳定的滑动模态，克服了传统滑模控制方法中不确定项需满足匹配条件的保守性。     

Computing non-fragile PI controllers for delay models of TCP/AQM networks

This article focuses on the stabilisation problem of fluid-flow delay models of transmission control protocol/active queue management (TCP/AQM) networks by using a proportional-integral (PI) controller as AQM strategy. More precisely, the complete set of PI controllers that exponentially stabilises the corresponding linear time-delay system is derived. Using the particular geometric properties of this set of the controller parameters, the issues of robustness to uncertainty in the network parameters and to perturbation in the controller coefficients are addressed. Then, a methodology to compute a non-fragile PI AQM controller is provided. Finally, exponential estimates for the closed-loop system solutions, allowing to evaluate the performance of the corresponding PI-controlled closed-loop system, are proposed by using a Lyapunov–Krasovskii functional approach. An illustrative example completes the presentation.