基于动态反馈控制器的网络控制系统的稳定性分析

考虑实际模型的不确定性,针对一类具有不确定线性参数的网络控制系统,给出具有网络诱导时延及不确定线性参数的被控对象模型,设计其动态反馈控制器,建立基于动态反馈控制器的网络控制系统闭环模型.采用Lyapunov方法,给出保证该系统稳定的最大允许时延上界.仿真结果表明系统模型及控制器设计的合理性,所得最大允许时延上界保守性更弱.     

网络控制系统的时延相关状态反馈控制器设计

研究了具有时延、丢包和数据包时序错乱的网络控制系统镇定问题.为了有效提高系统的控制性能,本文根据网络控制系统的特点提出一种时延相关状态反馈控制方法,并将闭环网络控制系统建模为离散时间切换模型.在此基础上,通过构造依赖于参数的Lyapunov函数给出了闭环网络控制系统的稳定条件和镇定控制器设计方法.仿真结果和实验结果表明所提方法的有效性和可用性.     

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.     

长时延和丢包的网络控制系统保性能控制

为了研究具有长时延和丢包的网络控制系统保性能控制问题,假设传感器由时钟驱动,控制器和执行器由事件驱动,网络时延在两个采样周期之间,丢包具有马尔科夫跳变特性,利用状态增广的方法,把具有长时延和丢包的网络控制系统建模为具有两种运行模式的离散时间马尔可夫跳变系统,把网络时延转化为系统参数矩阵的不确定性.在此基础上,利用马尔可夫线性跳变系统理论和线性矩阵不等式方法,推导出使网络控制系统随机稳定的保性能控制律存在的充分条件,并给出了设计方法.数例仿真说明了所用方法的有效性.     

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。     

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.     

网络控制系统的稳定性分析

在网络控制系统中,由于网络的通讯带宽的限制、信息(包括传感器信号,控制器信号,等等)的碰撞等诸多原因,不可避免地会使信息在传输过程中存在时延,称之为网络诱导时延.网络诱导时延是导致控制系统的性能降低,甚至使得系统不稳定的主要因素.为了克服网络诱导时延对控制系统造成的影响,建立了具有参数不确定性的线性网络控制系统模型,利用Razumikhin和Laypunov定理来估计传输时延的最大界,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件.并且由LMI方程给出了稳定的控制器增益K.仿真实例证明了结论的有效性.     

网络控制系统的H∞状态反馈控制器设计

研究了对网络控制系统如何设计H∞状态反馈控制器.这些网络控制系统中存在不确定的网络时延和数据包丢失.当网络时延和连续丢包有界时,可以将系统建模为具有时变输入时滞的系统,利用Lyapunov-Krasovskii泛函,推导出网络控制系统渐近稳定的充分条件.将这些充分条件转化为带等式约束的LMIs,并对他们进行迭代求解,就可以构造H∞控制器.与现有结果相比,在推导稳定性条件时本文对交叉项采取了更紧的界定,并且在设计控制器时无需知道调节参数.因此,本文提出的方法具有更低的保守性.仿真结果说明了本方法的正确性和有效性.     

移动机器人网络控制系统的输出反馈控制

以线性时不变系统为被控对象,建立了四轮移动机器人网络控制系统的离散数学模型。诱导时延是影响系统性能的关键因素,通过在节点中设置缓冲区的方法可以将网络控制系统中的随机诱导时延转化为确定性时延,从而将网络控制系统由随机系统转化为确定性系统。通过被控对象移动机器人控制实验系统,设计了一个能处理网络诱导时延的输出反馈控制器,分析了采样周期和网络诱导时延对网络控制系统稳定性的影响。仿真结果表明了该控制器和控制策略的正确性及有效性。     

基于动态调度的网络控制系统设计方法

针对网络控制系统中存在多回路共享网络资源的问题,本文提出一种基于反馈和预测机理的动态调度策略,根据当前的网络状态在线调整控制系统的采样周期,以适应当前网络中信息流的变化,达到改善网络运行性能的目的．采用动态调度策略的网络控制系统为不确定变采样周期系统,经过等效变换,将系统等效为一类具有参数不确定性的离散系统．基于建立的模型,给出系统的鲁棒控制器参数化设计方法,并通过仿真实例验证了所提方法的有效性．     

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.     

网络化的控制系统

通过比较的方式研究了网络化控制系统的特点、网络因素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,最后在评述当前研究现状的基础上,提出了以兼顾控制性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)为目标的网络化控制系统综合性能优化的新的研究观点.     

基于覆盖架构的NCS最小代价调度策略

将覆盖网络引入到基于Internet的网络控制系统（NCS）中,讨论了一种适合于Internet网络控制系统的相近最小代价调度（MLCS）策略,并对其进行了优化。通过仿真系统表明,该基于覆盖网络的调度及其优化策略能有效地保证网络服务质量QoS,从而提高NCS的性能。     

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.     

Managing QoS for Multimedia Applications in the Differentiated Services Environment

The overall quality of network connections has a significant impact on the performance of networked applications. As a result, Quality-of-Service (QoS) management for networked multimedia applications over IP is a significant and immediate challenge. While differentiated services (DiffServ) provide a sense of resource allocation and QoS, they do not guarantee QoS. This paper presents the design, implementation and evaluation of a content-aware bandwidth broker (CABB) that manages QoS for multimedia applications in a DiffServ environment. CABB allocates network resources to multimedia flows based on client requirements, the adaptability of the application, and its tolerance to network level parameters such as bandwidth, delay, and latency. It has been implemented and evaluated using the NS-2 simulator toolkit. Evaluations show that CABB improves network resource allocations and increases overall throughput. Furthermore multimedia application flows are better managed and controlled, improving perceived QoS and avoiding possible congestion at core routers.     

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.     

具有短时延的网络控制系统的一种鲁棒控制方法

针对具有短时延的网络控制系统, 本文提出了一种基于鲁棒控制的方法来解决该类系统的稳定化控制问题. 考虑状态反馈控制律, 将闭环网络控制系统描述为一个离散时间线性不确定系统模型, 其中的不确定部分反映了时延的时变特性对系统动态的影响. 得到了该闭环网络控制系统的渐近稳定性条件, 且该条件建立了闭环网络控制系统稳定性与两个时延参数, 即允许时延上界和允许时延变换范围, 之间的定量关系. 进一步的, 还给出了稳定化反馈控制器的设计步骤. 最后通过一个示例验证了本文所提出方法的有效性.     

SCHEDULING AND CONTROL CO‐DESIGN FOR DELAY COMPENSATION IN THE NETWORKED CONTROL SYSTEM

The networked control system (NCS) is currently receiving increasing attention from researchers. Researches on this subject, however, have not considered the co‐design of network quality of service (QoS) and control quality of performance (QoP). This paper proposes a novel NCS design framework based on scheduling and control co‐design to compensate for random network‐induced delays. In the framework, a scheduling algorithm used to find the optimal sampling regions of control loops performs rough adjustment and guarantees the network QoS, while a novel adaptive fuzzy PID controller is designed to perform accurate adjustment to guarantee the control QoP. Practical application results obtained with a multi‐loop NCS show that the framework can ensure satisfactory performance due to its robustness against network uncertainty.     

一种基于区间分割的网络控制系统时延补偿方法

网络控制系统中的时延是影响系统稳定性和动态性能的一个关键因素．本文在对网络时延进行大量测量分析的基础上，通过改进传统网络控制系统结构，提出了基于区间分割的时延补偿方法．仿真结果表明该方法可以显著改善网络控制系统的性能．