有时延和数据包丢失的网络控制系统控制器设计

在同时考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题.基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法.Matlab数值算例说明了研究结果是有效可行的.     

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.     

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．     

MIMO网络控制系统的指数稳定性

研究具有时延和数据包丢失的多输入多输出网络控制系统的指数稳定性和控制器设计问题.对在传感器与控制器、控制器与执行器间皆有时延和数据包丢失的网络控制系统结构进行了简化,建立了动态输出反馈网络控制系统模型.基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法导出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和动态输出反馈控制律设计方法.数值算例说明结果是可行的.     

具有时延和丢包的网络控制系统H_∞状态反馈控制

研究了具有时延和数据包丢失的网络控制系统H∞状态反馈控制问题.考虑了网络控制系统中同时存在时延和数据包丢失的情况.将丢包过程建模为有限状态的马尔可夫过程.在此模型的基础上,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法.给出了保持系统均方稳定且满足H∞性能的控制器存在的充分条件,并给出了相应的设计方法.最后数例仿真结果表明了控制器设计方法的有效性.     

网络控制中基于FSMC观测器的时延补偿

针对网络控制系统中因存在通讯时延、网络诱导噪声及数据丢失等而可能引起系统性能降低或不稳定的问题，利用模糊滑模控制理论，在时延存在的情况下，基于观测器建立不确定网络控制系统模型；并利用预估方法对网络控制系统的时延进行补偿，从而保证系统的稳定。设计模糊滑模控制器（FSMC）来抑制网络控制系统中的诱导噪声及滑模面上的“抖动”，以及采用预估补偿策略处理网络中的时滞和数据包丢失等，可有效保证系统的稳定。仿真实例表明了该算法的合理性、有效性。     

有数据包丢失和时延的网络控制系统稳定化

在同时考虑网络时延和数据包丢失的基础上,研究了网络控制系统的反馈控制器设计问题;用迭代的方法分析了数据包的丢失问题。在当前的状态测量不能被控制器实时得到时,利用旧的信息来控制系统,将网络化控制系统建模为切换模型。基于切换系统理论和分段Lyapunov函数理论,构造了线性矩阵不等式,推导出网络控制系统反馈控制器稳定的充要条件。数值仿真算例说明了所提方法的可行性和有效性。     

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．     

随机长延迟同步网络控制系统的建模与最优控制

讨论了具有随机长延迟的同步网络控制系统的建模问题，并提出了这类系统的通用模型．在模型的推导过程中，引入了数据包的有效到达时刻和等效到达时刻的概念．通过对数据包的实际到达时刻等效化处理，对数据包丢失或者在接收时顺序错乱等情况下的网络控制系统进行建模，从而推导出了通用的网络控制系统模型．在此基础上利用状态预测和动态规划设计出了长延迟网络控制系统的最优控制器，并通过实例证明其有效性．     

网络化控制系统中新型控制方法的研究

网络化控制系统的出现,正成为新的热点,减少网络带宽的占用,是网络化控制系统的研究中一个十分令人关注的问题,探讨了如何减少在传感器和控制器之间,减少状态数据包传输的方法。设计了一个能使系统稳定的新型结构的控制器和一个特殊的网络传输规则。     

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.     

网络控制系统的模糊自适应PID控制

针对网络控制系统中网络时延补偿的问题,提出了一种模糊自适应PID控制器的设计方法,通过利用在线时延估计方法对时延进行预估计,根据估计时延值在线调节PID三个参数,从而改善系统的性能。对基于控制局域网络(CAN)总线的典型工业过程进行了仿真实验。结果表明,与常规PID的控制器比较,采用设计的PID控制器能补偿网络上的时延,更加有效的抑制了时延对网络控制系统的影响并提高了系统的性能。     

Robust Time-varying H∞ Control for Networked Control System with Uncertainties and External Disturbance

In this paper, the robust H∞ control problem is developed for a class of linear time-varying networked control system (NCS) with uncertainties and external disturbance. In network, the network-induced delay and packet dropouts are simultaneously considered. Firstly, a discrete-time switched system model is established based on the signals transmission delay in network. Then, a time-varying H∞ controller is designed. Such the controller can vary according to delay in network. Furthermore, by constructing delay-dependent Lyapunov-Krasovskii functional, a sufficient condition is given to guarantee that the closed-loop system is stochastically stable with an H∞ disturbance attenuation level in terms of nonlinear matrix inequalities. In order to solve the controller gain, the cone complementarity linearization (CCL) algorithm is employed. Finally, a networked DC motor control system is analyzed to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

网络时延的模糊逻辑补偿方法的研究

当网络应用到控制系统中时，网络将引起时延，从而对闭环网络控制系统产生一些不利的影响，比如系统性能下降，系统不稳定等。本文介绍了通过在已有的PI控制器的基础上，再增加一个模糊逻辑补偿器来补偿网络控制系统中网络所引起的时延，其优点是不需要再重新设计已有的PI控制器，而只是简单地将模糊逻辑控制器的输出作为一个参数来调节PI控制器所提供的控制信号。文中采用了MATLAB／SIMULINK仿真，仿真结果表明了该方法的有效性。     

网络时延的模糊逻辑补偿方法的研究

当网络应用到控制系统中时,网络将引起时延,从而对闭环网络控制系统产生一些不利的影响,比如系统性能下降,系统不稳定等。本文介绍了通过在已有的PI控制器的基础上,再增加一个模糊逻辑补偿器来补偿网络控制系统中网络所引起的时延,其优点是不需要再重新设计已有的PI控制器,而只是简单地将模糊逻辑控制器的输出作为一个参数来调节PI控制器所提供的控制信号。文中采用了MATLAB/SIMULINK仿真,仿真结果表明了该方法的有效性。     

Adaptive predictive functional control for networked control systems with random delays

Nowadays, more and more field devices are connected to the central controller through a serial communication network such as fieldbus or industrial Ethernet. Some of these serial communication networks like controller area network (CAN) or industrial Ethernet will introduce random transfer delays into the networked control systems (NCS), which causes control performance degradation and even system instability. To address this problem, the adaptive predictive functional control algorithm is derived by applying the concept of predictive functional control to a discrete state space model with variable delay. The method of estimating the network-induced delay is also proposed to facilitate the control algorithm implementing. Then, an NCS simulation research based on TrueTime simulator is carried out to validate the proposed control algorithm. The numerical simulations show that the proposed adaptive predictive functional control algorithm is effective for NCS with random delays.     

存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计

研究了存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计问题．鉴于数据丢失现象和网络诱导时延的存在,将网络控制系统建成随机时延切换模型．利用李亚普诺夫方法,给出了使网络控制系统均方渐近稳定的新颖且与时延相关的条件．基于这个条件,理想的控制器可通过求解若干个线性矩阵不等式得到．利用一个数值例子证明了方法的有效性．     

基于输出反馈网络化控制系统鲁棒容错控制

研究了一类具有时延不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对以往控制器大多采用状态反馈的形式,而对功能和结构复杂的网络化控制系统全部状态往往难于测取,因而状态反馈形式的控制器在应用中会受到限制,完整性问题的结果也主要基于0-1故障模型.采用动态输出反馈控制策略,针对网络化控制系统的时延和不同步对系统产生的影响,基...     

网路化双线性系统的预测控制优化算法研究

本文对一类离散时间双线性系统进行网络化预测控制研究.针对控制系统网络信道传输引起的前向通道和反馈通道时延问题,基于双线性系统结构特性提出2种逐步优化算法对非凸优化问题进行求解,进而得到未来时刻的预测控制序列.仿真实例说明所求预测控制序列可以主动补偿网络引起的时延问题,从而说明所提出预测控制算法的有效性.     

网络控制系统的分析与建模

本文论述了网络控制系统的复杂性及当前网络控制系统建模中存在的主要缺点. 在考虑系统噪声、控制器动态及输出反馈的情况下，提出了多包传输、单包传输有数据包丢 失及多包传输有数据包丢失时网络控制系统的离散随机模型的统一的建模方法，并给出了网 络诱导时延合并定理．