基于GPC的NCS非整数倍采样周期时延补偿方法

研究具有非整数倍采样周期时延的网络控制系统(NCS)的时延补偿问题.针对NCS中的非整数倍采样周期时延,基于广义预测控制算法并结合线性插值方法,提出一种新的网络时延补偿方法.该方法能得到非整数倍采样周期的控制预测值,同时通过减小执行器读取缓冲区的周期,可有效减少由于执行器时间驱动而引起的等待时延,解决了非整数倍采样周期时延的补偿问题.最后通过仿真验证了该方法的有效性.     

基于双边闭环函数的网络化采样控制系统稳定性分析EI北大核心CSCD

考虑数据通信时延不确定环境下网络化采样控制系统的稳定性问题.首先基于输入时滞方法,建立包含采样周期信息的网络化采样控制系统的数学模型,在此基础上,采用双边闭环函数方法和自由矩阵积分不等式技术,得到网络传输时滞变化区间依赖稳定性新准则,并进一步讨论了网络化采样控制系统中网络时延与采样周期之间的关系.仿真结果表明减小采周期可以增强网络控制系统对网络通信时延的鲁棒性.     

远程控制系统中实时采样信息的研究

基于TCP/IP网络的远程控制系统有广阔的应用前景。控制系统中TCP/IP网络传送实时采样信息时发生的时延和时延的不确定性是影响该系统实用化的关键。通过在网络环境下进行的传输实时采样信息试验表明,如果时延小于控制系统的采样周期,那么它的影响可以忽略不计;如果大于采样周期,不确定性时延会使控制系统发生空采样、多采样及实时采样信息失真,这些现象对整个远程控制系统的影响以及相应的控制策略是今后研究的重点。     

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GPS的NCS非整数倍采样周期时延补偿方法

研究具有非整数倍采样周期时延的网络控制系统（ＮＣＳ）的时延补偿问题．针对ＮＣＳ中的非整数倍采样周期时延,基于广义预测控制算法并结合线性插值方法,提出一种新的网络时延补偿方法．该方法能得到非整数倍采样周期的控制预测值,同时通过减小执行器读取缓冲区的周期,可有效减少由于执行器时间驱动而引起的等待时延,解决了非整数倍采样周期时延的补偿问题．最后通过仿真验证了该方法的有效性．

     

基于预测值控制的变采样网络控制系统

利用节点采用事件–时间驱动方式建立了变采样网络控制系统, 在固定时延稳定控制的基础上, 根据预测控制值和预测反馈值给出该系统在变时延下所对应的状态转移矩阵, 研究了满足变采样网络控制系统稳定的预测误差和预测时间的条件, 最后给出了一个例子说明分析的结果.     

使用补偿策略的机器人遥操作系统的控制研究

利用混杂动态系统的思想通过同时采用事件和时间驱动的执行器方案来弥补机器人遥操作系统中的不确定时延现象.即作为控制节点的操作者的控制决策发出时间是事件驱动的(满足一定条件下),执行器节点的接收也是事件驱动的,但是执行则是时间驱动的.通过这样的方法确保网络遥操作系统在每一采样周期内都能得到新的控制信号,从而补偿网络延迟.     

变采样周期网络控制系统的H∞控制

时延以及数据包丢失是导致网络控制系统性能降低的重要原因.利用既是时钟驱动又是事件驱动的传感器,可以使时延与采样周期具有相同的长度,这样降低了建模随机时延的保守性.通过把具有时变采样周期的网络控制系统建模为切换系统,并利用线性矩阵不等式,本文给出了保证系统渐进稳定的充分条件,同时设计了系统的H∞控制器,仿真结果表明了本文所提出的变采样周期方法的有效性.     

网络控制系统时变采样周期的建模与切换控制*

针对具有双边随机时延和丢包的网络控制系统,首先采用了主动时变采样周期的方法,利用事件和时间驱动相结合方式,传感器的采样周期可实时地跟随网络延时和丢包的变化而改变,克服了长时延和数据包错序的问题。然后将系统建立为统一的切换系统模型,结合基于平均驻留时间的方法,给出了系统状态满足指数稳定的条件,并且描述了其指数衰减率和丢包率之间的定量关系。最后通过数值例仿真验证了本文所提方法的有效性。     

自适应Smith补偿器在基于IP的网络控制系统中的应用

在基于IP网络的网络控制系统(NCS s)中,网络诱导时延变化显著且往往大于一个采样周期.本文引用数据通信中应用广泛的网络回程时间来估计NCS s中时变的全回路网络诱导时延,并提出了一种新的自适应Sm ith补偿器.仿真结果表明,该补偿器能够有效地消除网络诱导时延变化对控制性能的负面影响;结合该自适应Sm ith补偿器所设计的控制系统能够获得很好的控制性能与较强的鲁棒性.     

改进DMC在远程网络化过程测控系统中的应用研究

针对Internet网络测控系统的网络延时、时序错乱和数据丢包现象,引入时间序列分析方法,构建了DMC多步预测控制模型;采用时间序列排序与插值,解决时序错乱和数据丢包问题;对于系统的反馈通道延时,提出基于信息缺失下的改进DMC多步预测控制,减小其影响;对于系统的前向通道延时,在新的控制信息未到时,利用多步预测的第N步信息顺序控制。整个系统通过TRU-ETIME仿真,当网络延时在20倍采样周期内时,系统控制实时。结果表明改进DMC在减小网络延时、时序错乱和数据丢包对系统的影响是可行的。     

无源散射变换的双边移动机器人网络遥操作

网络遥操作系统的随机时延给控制器设计带来巨大挑战,严重时破坏系统的稳定性。首先对遥操作无源理论及其波变量控制方法做了简单综述,然后提出直接无源散射变换方法,它将无源双边控制方法推广到具有随机时延的网络遥操作系统中去,保证网络遥操作系统在任何不对称随机网络时延情况下稳定。最后基于此变换方法设计了一个虚拟主从手双边移动机器人网络遥操作方案,并进行了仿真验证,结果表明结出的设计方法能满足系统性能要求。     

基于采样PD 反馈的倒立摆控制系统的稳定性

数字采样控制是当代主流控制技术,具有变更控制律方便、可靠性高、实时性好、抗干扰能力强等特点.本文研究基于采样PD反馈的倒立摆控制系统自平衡问题,其受控方程是一类具有时变时滞的时滞微分方程,其时滞是分段线性函数.首先将闭环系统方程转化为一个差分方程,然后研究了时滞量和采样周期对差分方程的稳定性区域的影响,进而给出了使差分方程具有最快收敛速度的最优增益的计算方法,最后研究了时滞量和采样周期对差分方程收敛速度的影响.数值算例表明,时滞量和采样周期对倒立摆控制系统稳定性以及收敛速度具有重要影响.     

Analysis and control of LTI and switched systems in digital loops via an event-based modelling

This paper is dedicated to the modelling of LTI continuous time systems in digital control loops. We consider the digital control problem on non-uniform sampling periods. Moreover, we assume that time varying delays that may have a variation range larger than a sampling period affect the closed-loop. Our goal is to present a unique model that is able to include these problems simultaneously and that can be handled by classical control synthesis tools. We present a new event based discrete-time model (an exponential uncertain system with delay) and we show that the stabilizability of this system can be achieved by finding a control for a switched polytopic system with an additive norm bounded uncertainty. The methodology is extended to the case of switched system.     

Internet-Based Control of Industrial Automation Systems

This paper presents a new method for Internet-based control of linear automation systems by combining the predictive control and the variable sampling period strategies. In this way, event driven sensors are implemented and the sensors are triggered to sample the outputs of the plant, when new control input signals are received by the actuators. Therefore, at each sampling instant, total control loop delay will be equal to the sampling period which is unknown. In order to deal with Internet effects, associated with a range of pre-specified time delays, appropriate zero-order hold discrete-time models of the Internet-based plant are calculated off-line, and based on them, some stabilizing control signals are constructed on-line. This control signals are then packed in the control-side packet, transmitted back to the plant-side and received by a time delay compensator module. According to the actually occurred time delay in the loop, this module selects a single entry of the received control vector for each actuator, and applies them to the plant, through zero-order hold elements. Simultaneously, the sensors are triggered to measure the new plant data, the plant-side packet is assembled and transmitted to the control-side. The above procedure is then repeated from start. A less conservative switched quadratic Lyapunov is used here for stabilizing controller design. Simulation studies on well-known benchmark problems demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

网络时延预测研究

网络时间延迟是影响网络控制系统性能的一个主要因素,提前知道网络时延对提升网络控制系统的性能有一定的重要作用,网络时延预测准确度的高低直接影响到网络控制系统性能,为了更好的预测数据在网络上传输的时间延迟,满足网络控制系统需要,该文针对互联网中网络时延的预测问题进行了分析,分别用AR模型和Elman神经网络预测网络时延,通过仿真表明,平稳时延的预测AR模型要稍好,但扰动时延的预测Elman神经网络预测准确度及自适应性优于AR模型。     

时滞纳米运动系统的多速率采样预测自抗扰控制

电容型纳米位置传感器在纳米伺服系统中得到了越来越多的应用.这类超高精度模拟传感器用于反馈信号时因较长的模数转换时间将带来明显的测量时滞.而这类数字纳米伺服系统也因硬件使其采样频率在处理高频干扰时受到带宽限制.本文针对测量时滞和高频干扰的挑战,提出一种带采样预测功能的多速率自抗扰控制器设计方法.首先建立了电容式位移传感器的纳米运动平台带有时滞的动力学模型.其次,基于该模型设计多率采样预测线性扩张状态观测器和多率反馈控制器.通过设计预测型观测器,适当选取观测器增益,消除时滞对状态观测的影响.另外,将输出预估器加入预测扩张状态观测器中重构采样点间系统输出值,从而在时滞系统中更好地估计和消除高频干扰,并给出了系统的稳定性分析.最后通过压电驱动纳米运动平台的实时控制实验验证本文提出控制器的有效性.     

力觉临场感遥操作系统的研究进展

力觉临场感遥操作机器人系统是一种新型的机器人控制系统，目前研究中系统存在的控制通信时延是严重影响系统的操作性能，甚至使系统不稳定的主要原因之一，当利用Internet网络传输信号时，时延是时变的，不确定的，对系统的影响更为明显，因此意在介绍国内外力觉临场感遥操作机器人系统的发展状况以及在克服时延对系统影响方面所取得的最新研究进展，同时指出研究中存在的问题，及对进一步研究提出一些看法。     

多回路网络化控制系统中采样周期的优化算法研究

研究了具有多个控制回路的网络化控制系统中采样周期的优化确定算法．采用将基本周期划分为时间段的方法，取各控制回路的采样周期为基本周期的2的阶次方倍且不大于相应回路的最大允许网络时延．通过对系统的可调度性进行分析，能够优化确定出各控制回路的采样周期，并且保证实时性周期数据和实时性非周期数据的实时传输以及非实时数据的最小利用率．基于CAN总线控制网络的仿真结果表明了本算法的有效性．     

OBSERVER-BASED HYBRID CONTROL OF SAMPLED-DATA UNCERTAIN SYSTEM WITH INPUT TIME DELAY

This paper proposes a new digital redesign method for determining the hybrid controller of a continuous-time system with input time delay using an observer-based digital controller. The proposed method together with the genetic algorithms is used to determine: (1) the interval digital model of a continuous-time uncertain system with input time delay, (2) the interval digital redesign control law and (3) the interval digital observer of the original continuous-time uncertain observer with input time delay. Moreover, the result is less conservative than those obtained by the existing interval methods. A discrete-time observer is built by the original continuous-time observer with input-time-delay control law and a predictor such that the estimated states of the redesigned discrete-time observer closely match those of the original continuous-time observer with input time delay not only at sampling instants but also the behavior of the system state during the sampling interval is optimal by minimizing the hybrid performance index. The digitally redesigned observer-based controller can closely match the states of the digitally redesigned uncertain sampled-data system with those of the original continuous-time observer-based controlled uncertain system with input time delay.