基于状态空间模型的网络化广义预测控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延和数据包丢失,考虑了基于状态空间模型的网络化广义预测控制问题,提出一种采用最小预测步长和预测控制向量分别补偿网络诱导时延和数据包丢失对系统性能影响的新方法.分别给出了存在数据包丢失、网络诱导时延以及两者同时存在情况下的控制器设计方法.仿真实验结果验证了所提出算法的有效性.     

面向网络诱导时延和数据包丢失补偿的网络化广义预测控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延和数据包丢失, 考虑了网络化广义预测控制问题. 基于多个数据打包传送的通讯方式以及网络诱导时延和数据包丢失预先可知的假设, 提出了一种采用最小预测步长和预测控制增量向量分别补偿网络诱导时延和数据包丢失对系统性能影响的新方法, 给出了相应的网络化模型预测算法和网络化滚动优化算法, 对于被控对象参数未知或缓慢变化的情况, 给出了基于递推最小二乘辨识改进算法的网络化反馈修正算法, 通过仿真验证了所提出网络化算法的有效性.     

存在数据包丢失NCS系统的补偿估计器的建模与分析

对同时存在网络诱导时延及数据包丢失的一类网络控制系统进行了研究和分析。针对时延网络系统存在的数据包丢失,设计出包丢失估计补偿器,用补偿器的信息来更新控制器并建立系统模型,从而有效降低了时延和丢包对系统的影响,最终提高系统性能。与此同时,通过李亚普诺夫稳定性理论来对闭环系统进行了稳定性分析,并给出控制器的设计方法。最后,通过了实例仿真,证实了带补偿器和估计器的网络控制系统设计的有效性。     

基于群决策考虑属性效用一致性的DEA他评交叉效率公共权重排序法

针对一类主从式异构线性网络化多智能体系统,考虑每个智能体的反馈通道和前向通道中存在随机网络诱导时延和数据包丢失问题,采用预测控制方法,提出一种基于观测器的网络化多智能体协同输出跟踪控制方案.在该方案中,主智能体在每一时刻基于自身滞后输出和系统参考信号,计算一组控制预测序列和输出预测序列,前者用以主动补偿主智能体控制回路中的随机网络诱导时延和数据包丢失,后者被发往从智能体;从智能体在每一时刻基于主智能体发送过来的输出预测序列和自身滞后输出,计算一组控制预测序列,用以主动补偿从智能体控制回路中的随机网络诱导时延和数据包丢失;随后推导闭环网络化多智能体控制系统的稳定性,并通过实验验证该方案的有效性和可行性.     

具有时延和数据包丢失的网络控制系统稳定性

针对单数据包传输情况,将同时存在网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统建模为具有事件约束的异步动态系统,依据Lyapunov稳定性原理,提出了同时存在网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统指数稳定的网络诱导时延条件和数据包丢失条件,对条件进行了实例仿真验证,仿真结果表明该条件是有效的.     

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。     

网络化丢包补偿策略在网络控制系统中的应用

随着控制系统规模的增大和网络技术的发展,控制系统网络化是必然的趋势。由于网络带宽的限制以及网络的不可靠传输等特点,不可避免的使系统中存在数据包丢失的现象。本文针对数据包的丢失设计了一种补偿方案:根据数据包的有无丢失分别设计开环估计器和闭环估计器。通过仿真实例,验证了所提方案的有效性。     

网络化丢包补偿策略在三容控制系统中的应用

随着控制系统规模的增大和网络技术的发展,控制系统网络化是必然的趋势。由于网络带宽的限制以及网络的不可靠传输等特点,不可避免的使系统中存在数据包丢失的现象。本文针对数据包的丢失设计了一种补偿方案:根据数据包的有无丢失分别设计开环估计器和闭环估计器。通过仿真实例,验证了所提方案的有效性。     

具有Markovian时延与丢包的离散系统的状态估计

网络化控制系统中经常会因网络带宽有限而导致数据包在网络中传输时产生时延甚至丢失.本文主要研究具有Markovian时延与丢包的离散线性系统的状态估计问题.通过在估计器端设置适当长度的缓存器,把具有多状态Markovian时延与丢包的离散定常系统建模成数据包到达过程为两状态Markovian模型的离散时变系统,并基于跳跃线性估计器的思想提出了一类特殊的估计器,即限定接收历史估计器 (FRHE).在最大时延已知时,给出了可选增益的最优RHE设计策略.该策略虽然是次优,却能提供简便的计算.通过与时变Kalman估计器 (TVKE)的仿真对比,表明所提策略的有效性.     

具有随机时延和丢包补偿的NCS的H∞控制

给出一个存在随机时延和数据包丢失的网络控制系统（Networked Control System, NCS）模型，并分析了其渐近稳定的LMI条件．为了降低数据包丢失对系统稳定性的影响，在系统中增加了补偿器，并建立了具有丢包补偿器和随机网络诱导时延的NCS模型．在此模型的基础上，给出了系统渐近稳定和γ次优、最优的充分条件，并且获得了系统最优H∞控制的输出反馈控制律．对同一算例进行Matlab仿真，结果表明具有丢包补偿器的NCS趋于稳定的速度更快．     

Adaptive fuzzy dynamic surface control for uncertain discrete-time non-linear pure-feedback MIMO systems with network-induced time-delay based on state observer

In this paper, a state observer-based adaptive fuzzy dynamic surface control is developed for uncertain discrete-time non-linear pure-feedback multiple-input-multiple-output (MIMO) systems with network-induced time-delay. The uncertainties are approximated by a set of adaptive fuzzy logic systems, with the adjusted parameters updated by a simplified recursive least squares estimation algorithm, combined with a state observer. For a constant known network-induced time-delay, the proposed modified dynamic surface control utilising the predicted system states, expands the acceptable network-induced time-delay and stable operating range for a discrete-time non-linear pure-feedback MIMO system in the network. The simulation results indicate that the presented method is effective.     

Impulsive controller design for singular networked control systems with packet dropouts

This paper considers the problem of impulsive time-delay control for singular networked impulsive control systems(SNICSs) and uncertain SNICSs both with network-induced delay and packet dropouts. The parameter uncertainty is assumed to be norm bounded. The problem to be addressed is the design of robust impulsive time-delay feedback controllers such that the exponential stability of the resulting closed-loop system is guaranteed for admissible uncertainties. By applying Lyapunov function theory and Halanay Lemma, impulsive time-delay controller is derived through solving LMIs. Numerical examples are provided to demonstrate the application of the proposed method.     

Sampled-data control of networked linear control systems

In this paper, the problem of synthesis and analysis for the networked control systems (NCSs) with time-driven digital controllers and event-driven holders is considered. The NCS is modelled as a sampled-data system with time-delay in its discrete-time subsystem. This model is able to capture many network-induced features, for example, time-delay and packet dropout. Moreover, the model allows different combinations of the time-driven or event-driven mode of the devices, including the samplers, the controllers and the holders. By transforming time-delay in the discrete-time subsystem into its continuous-time subsystem of the sampled-data system, we have also obtained a less conservative time-delay dependent stability result for the NCSs, using a new Lyapunov function and a relaxed condition. Some limitations of the existing literatures on network-induced time-delay and sampling period are removed in the proposed framework. Furthermore, a sampled-data control design procedure is developed for the NCSs. Linear matrix inequality approach has been employed to solve the stability and control design problems. Finally, numerical examples are included to demonstrate the effectiveness of the proposed stability result and the potential of the proposed techniques.     

Stability analysis of model-based networked distributed control systems

Networked distributed control systems (NDCSs) face serious challenges such as delays and packet dropouts induced by the communication network employed to connect local controllers of interacting subsystems. These two network-induced shortcomings may degrade the performance or even destabilize NDCSs. This paper is concerned with the problem of stability analysis and stabilization of the NDCSs, featuring both random delay and random packet loss in their communication networks. A model-based networked distributed control framework is proposed to stabilize the NDCS consisting of discrete-time subsystems interconnected through their states. In this control framework, to compensate for the adverse effects of these two network-induced shortcomings, an interaction estimator is provided in each local controller; in addition to a main control unit. This estimator uses the explicit model of the subsystems to estimate the evolution of the states of interacting subsystems, when information about their actual values is not available. A model for the NDCS subject to both random packet loss and random delay is developed. By providing a 3-step interaction estimating algorithm, the closed-loop model-based networked distributed control system (MB-NDCS) is formulated as a time-dependent impulsive system. Then, a quadratic Lyapunov function is constructed to derive a linear matrix inequality (LMI) based sufficient condition for stability analysis of the overall impulsive system. Finally, an illustrative example of a network of interconnected chemical reactors with recycle is presented to show the effectiveness of the proposed approach.     

有时延和丢包的网络控制系统的补偿策略

由于网络控制系统中网络诱导时延和数据包丢失等问题的存在,使得网络控制系统控制性能下降甚至导致系统地不稳定。同时在实际应用中,一些系统的状态是不可测量的。针对上述问题,设计了状态观测器,利用测量输出进行了状态重构,并利用状态观测器对丢包进行了补偿。最后应用指数稳定定理分析了整个系统的闭环稳定性,给出了状态控制率的求解方法,并对一直流电机进行了仿真,仿真实验结果表明,该方法能有效地补偿网络控制系统的性能,保证了在时延和有数据包丢失的情况下网络控制系统的稳定性。     

时滞系统方法的网络化H∞控制

针对网络控制系统的主要影响因素,建立包含网络诱导时延和数据丢包及错序等非理想网络状况的系统统一模型。以此为基础,对闭环网络控制系统进行了H_∞性能分析和H_∞控制器设计。由于采用新的时滞系统分析方法并考虑网络诱导时延的下界大于零这一事实,所设计的控制器具有较小的保守性和广泛的适应性。最后通过仿真例子,表明所得结果的正确性。     

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．