一类网络化串级控制系统的分析与建模

串级控制系统中,控制回路是通过实时网络闭合的.称为网络化串级控制系统.针对基于现场总线的一类网络化串级控制系统,主控制器和副控制器都采用了动态输出反馈,在网络诱导时延小于一个采样周期的情况下,利用增广状态向量法,将系统建模为有限维离散时间线性系统.最后,讨论了网络化串级控制系统中需要进一步研究的若干问题.     

不确定系统的网络化保性能控制

本文针对控制网络中存在着随机传输时延和数据包丢失的现象,考虑了网络化控制系统的状态反馈保性能控制器设计问题.首先采用时滞相关方法并引入自由权矩阵,给出了基于矩阵不等式的网络化二次型保性能控制器存在的充分条件,然后基于该充分条件获得了基于线性矩阵不等式的控制器设计方法,相应的网络化保性能控制律可以通过求解线性矩阵不等式来构造,并采用锥互补线性化算法给出了网络化次优保性能控制器的设计方法.最后数值示例演示了所得控制器设计结果的应用方法和有效性,并通过仿真比较了传统保性能控制器和网络化保性能控制器在网络化控制系统中的控制性能.     

网络化非线性系统的非脆弱H∞控制

具有对数量化、网络诱导时延和数据包丢失的网络化Lipschitz非线性系统控制器,存在参数摄动问题。为此,设计一种加性非脆弱状态反馈H∞控制器。将数据量化和网络诱导时延对被控系统的影响,转化为系统的不确定参数,网络化控制系统建模为马尔可夫跳变系统。采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出网络化Lipschitz非线性系统的加性非脆弱状态反馈H∞控制器存在的充分条件,该非脆弱H∞控制器可通过解线性矩阵不等式求出。仿真结果表明,当控制器存在参数摄动时,与传统控制器相比,非脆弱控制器不仅能使被控系统稳定,而且满足设定的H∞性能指标。     

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.     

带时变时延的网络化控制系统控制器设计方法

为带时变时延的网络化控制系统提出了一种新的状态反馈控制器的设计方法.根据控制系统的时滞相关稳定性条件来设计确保网络化控制系统稳定性的控制器,并以线性矩阵不等式的形式描述.该方法可进一步扩展到解决鲁棒控制问题.最后的仿真实例表明了该方法的有效性.     

一类非线性网络控制系统的稳定性分析

网络诱导时延是影响网络控制系统稳定性和动态性能的主要因素.针对一类仿射非线性被控对象模型,利用泰勒展开进行局部线性化.考虑网络诱导时延,采用状态反馈控制器,建立基于状态反馈控制器的闭环控制系统模型.通过Lyapunov方法证明,所得最大允许时延能够保证闭环网络控制系统稳定.最后以Simulink构建一个仿射非线性被控对象模型,通过仿真证明了本文方法的正确性和有效性.     

时延网络化控制系统的H2/H∞混合控制

针对存在多步随机传输时延的网络化控制系统模型,研究了其随机稳定性及H 2/H ∞混合控制问题.在一定的系统通信控制模式下,网络传输时延可以建模为一个马尔可夫随机过程,通过增广系统状态的方法将原系统转化为一个具有随机跳变系数的离散系统,同时通过建立随机跳变Lyapunov函数,构建了满足系统随机稳定的H ∞次优和H 2/H ∞混合控制状态反馈控制器.该控制器可通过求解一组耦合的矩阵不等式而得.仿真结果表明了此方法的可行性.     

具有反馈增益摄动的网络化控制系统H∞控制

在考虑系统状态反馈增益发生加性不确定摄动的情况下,基于线性矩阵不等式(LMI)方法,研究了具有网络诱导时延的网络化控制系统(NCS)H∞非脆弱控制器的设计问题.以线性矩阵不等式形式给出控制器存在的充分条件,通过求解LMI得出控制器参数.数值示例表明,当其控制器增益不确定时,所提H∞非脆弱控制器仍保证NCS渐近稳定,并具有所期望的H∞性能;而当控制器增益不确定时,由H∞鲁棒控制控制器控制的NCS将不稳定.     

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.     

基于动态输出反馈的不确定NNCS H∞鲁棒容错控制

针对一类具有参数不确定的非线性网络化控制系统,同时考虑网络延时、丢包及有限能量外部扰动的影响,采用动态输出反馈控制策略,基于T-S模糊模型建模,在对时延分段处理的情形下,通过构造适当的增广型Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出确保非线性网络化控制系统在执行器或传感器失效故障时分别具有H∞鲁棒完整性的时滞依赖充分条件,并通过求解LMIs,给出了最优控制器的设计方法.采用动态输出反馈策略,克服了状态反馈在实际工程应用中的局限性而更具现实意义,证明中未进行模型变换又引入了适当的自由权矩阵变量,特别是时延的分段处理,使所得结果具有较少保守性.最后以一个仿真算例验证了文中所述方法的可行性和有效性.     

一类线性网络控制系统鲁棒L1控制

研究一类网络控制系统(NCS)的L1控制问题.针对一类具有时延和丢包的网络控制系统,将其建模为线性时变时延系统,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法建立具有鲁棒L1性能约束的状态反馈控制器.首先给出闭环系统渐近稳定且具有峰—峰值性能约束的充分条件,然后给出网络控制系统状态反馈控制器L1控制率的设计方法,最...     

网络环境下不确定时滞系统鲁棒H∞控制

研究了网络环境下不确定时滞系统的鲁棒 H∞ 控制器的设计问题. 在综合考虑网络的非理想状况下, 建立一种新的网络控制模型. 然后利用 Lyapunov Krsasovskii 泛函方法,通过引入自由矩阵, 得到网络控制系统的 H∞ 鲁棒稳定条件和相应的鲁棒 H∞ 时滞状态反馈控制器的设计方法. 实例表明了本文所得结果的有效性.     

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。     

一类基于观测器的非线性网络化控制系统的绝对稳定性

主要考虑了基于观测器的Lurie网络化控制系统的绝对稳定性问题. 由于采用了基于观测器的反馈控制器, 传感器到控制器的网络诱导时延和控制器到执行器的网络诱导时延不再能合并到一起处理. 首先通过状态增广方法将Lurie网络化控制系统建模为一个多时滞的Lurie系统, 然后利用Newton-Leibniz公式和添加自由权矩阵的方法给出了时滞依赖的稳定性条件. 在此基础上, 给出三种求解控制器和观测器增益矩阵的方法. 此外, 还分别给出了被控对象存在范数有界不确定性和结构不确定性时系统的鲁棒稳定性条件及鲁棒控制器设计方法, 所有得到的结果都是以线性矩阵不等式的形式给出的. 便于利用线性矩阵不等式工具包进行求解. 最后, 通过两个仿真算例说明了方法的可行性和有效性.     

不确定时滞模糊系统的鲁棒H∞网络控制

A robust H_∞networked control method for Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems with uncertainty and time delay is presented.A state feedback controller is designed via the networked control system (NCS) theory.Sufficient condition for robust stability with H_∞performance is obtained.Network-induced delay in network transmission and packet dropout are analyzed. Simulation result shows the validity of this control scheme.     

H ∞ control of networked control systems with state quantisation

This article addresses the problem of controller design for networked control systems over digital communication. The systems under consideration are stabilised via state feedback, where the effects of sampled signal, state quantisation, network-induced delay and packet dropout are considered. The proposed delay-dependent stability criteria are formulated in the form of a linear matrix inequality, which ensure asymptotic stability and a prescribed H _∞ performance level for networked control systems with admissible uncertainties. Maximum allowable delay bound of networked control systems is obtained by solving a convex optimisation problem. Furthermore, a numerical example is given to illustrate the effectiveness of the main result.     

网络化系统的状态反馈保性能控制

研究了具有随机网络诱导时延且数据包丢失服从马尔可夫链的网络化系统的保性能控制问题．将网络化控制系统建模为具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统．根据马尔可夫跳变线性系统理论，给出了网络化系统状态反馈保性能控制器存在的充分条件；该保性能控制器为一组线性矩阵不等式的解．通过一个仿真示例说明了本文所提方法的有效性．     

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.     

网络控制系统的控制器设计方法概述

网络时延是网络控制系统（NCS）中存在的基本问题,克服网络时延的影响是设计网络控制系统的控制器首先要解决的问题。为此分别从短时延网络控制系统和大时延网络控制系统2个方面,重点分析了近年来网络控制系统控制器设计的研究现状和成果,总结了现有的研究方法,讨论了最新研究进展,指出存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

Guaranteed cost control of distributed parameter networked control systems with time‐varying delay

Distributed parameter networked control systems mean distributed parameter systems are controlled through a network, where the control loops are closed. In this paper, the problem of guaranteed cost and state feedback controller design is investigated for a class of distributed parameter networked control systems. With the network factors, such as transmission delays, data packet dropouts considered, the distributed parameter networked control system is modeled as a linear closed‐loop system with time‐varying delay and uncertain parameters. By selecting an appropriate Lyapunov‐Krasovskii function and using linear matrix inequality (LMI) approach, the controller is designed to render the system stable and it can keep the cost function less than a certain upper value. In addition, numerical simulation is included to demonstrate the theoretical results.