时变采样周期网络控制系统的鲁棒容错控制器设计

研究具有时变采样周期网络控制系统的执行器失效的完整性问题．假设系统任意两个连续采样间隔具有上界,利用输入时延法,将时变采样周期网络控制系统等价转化为连续时变时延网络控制系统．在此基础上,基于时延条件,应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）方法证明了鲁棒容错控制律的存在条件,设计了鲁棒容错控制器,并给出了系统完整性条件下的最大允许时延的估计方法．仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性．

     

最优鲁棒容错控制器的设计

本文针对同时含未建模不确定性和执行器失效的系统，利用Ｒｉｃｃａｔｉ方程和Ｌｙａ－ｐｕｎｏｖ稳定性定理给出了鲁棒控制器设计方法。通过在每个控制回路中嵌入增益，结合Ｒｉｃｃａｔｉ方程中加权矩阵Ｑ和Ｒ的适当选取。本文所给出的控制器在正常和某些冗余执行器失效情况下，皆对系统中普遍存在的不确定性具有鲁棒稳定性。     

基于特征值估计的鲁棒容错控制系统设计

本文对具有参数不确定性的反馈系统，采用了矩阵扰动理论，将故障和参数扰动对系统的影响归结为对系统闭环矩阵的扰动，提出了对传感器或执行器失效具有鲁棒完整性的设计方法，该方法简单实用。     

变采样周期网络化系统鲁棒容错控制

针对网络控制系统中存在的时变采样周期与时延,通过矩阵Jordan 变换与分解, 将采样周期和时延的不确定性转变为系统结构参数的不确定性,建立了离散时间凸多面体不 确定系统模型。在此基础上,首先设计观测器,保证系统状态和故障估计收敛于实际值。接 着,根据估计的故障,设计了主动动态输出反馈鲁棒容错控制器,给出了执行器发生故障时, 系统能保持渐近稳定的充分条件。将控制器设计问题转化为以线性矩阵不等式形式为约束条 件的凸优化问题,进而得出了最优H∞鲁棒容错控制器参数的具体表达式。数值仿真验证了提 出的设计方法的有效性。     

鲁棒容错H_∞控制系统设计

研究了不确定线性系统的鲁棒容错H∞ 控制问题 ,针对传感器失效故障 ,提出一种对传感器失效具有完整性、对参数不确定性具有鲁棒性且满足给定干扰衰减指标的鲁棒容错控制器设计方法 ,并讨论了执行器失效的情况     

具有时变采样周期的网络控制系统的H∞控制

研究了具有时变采样周期的网络控制系统的H∞鲁棒控制器设计问题．提出了基于变采样周期的切换方法（采样周期在有限集合内切换），并利用该方法将存在时变采样周期、长时延以及丢包的网络控制系统建模为切换系统．在此基础上，通过把一个非凸的可行性问题转化为受线性矩阵不等式约束的多目标优化问题，研究了网络控制系统的H∞控制器设计方法．仿真结果验证了基于采样周期切换的H∞控制器设计方法的有效性．     

具有时变采样周期网络控制系统的严格耗散控制

研究具有时变采样周期和数据丢包的网络控制系统的渐近稳定和严格耗散控制问题.针对采样周期时变且在标称周期上下波动,数据丢包数有界,利用参数不确定的方法,网络控制系统建模为一类带有参数不确定的离散时滞系统.构造一个改进的李雅普诺夫-卡拉索夫斯基函数,基于线性矩阵不等式方法及Jensen不等式方法,给出系统严格(Q,S,R)-耗散的充分条件,得到控制器的设计方法.数值实例表明所提出的方法具有较小的保守性,同时也减少了计算量.     

节点部分失效的网络控制系统鲁棒H_∞容错控制

针对一类参数不确定的网络控制系统,在节点部分失效下的情况下,研究了鲁棒H∞容错控制。通过构造适当的Lyapunov函数,并运用鲁棒H∞控制理论和线性矩阵不等式方法(LMI),导出了网络控制系统鲁棒H∞控制器存在的条件及具体方法。通过一个仿真算例证明了该方法的可行性和有效性。     

广义时变系统的鲁棒 H∞ 容错控制

对于一类广义时变不确定系统,在执行器故障情况下给出了系统具有容许性的充分条件,并设计反馈控制器使其满足给定的 H∞ 干扰衰减指标,使得系统在正常与故障情况下都具有容许性.最后给出数值算例来证明结论的有效性.     

一类时变时延网络控制系统的鲁棒容错控制

针对一类具有时变时延的不确定网络控制系统,研究存在执行器失效情况的系统鲁棒容错控制问题.基于完整性容错控制思想和李亚普诺夫时延依赖稳定理论,给出了系统对执行器失效具有完整性的充分条件,设计了鲁棒容错控制器.仿真结果表明,该控制器不仅能保证系统鲁棒渐近稳定,而且使系统具有良好的动态性能.     

一类基于观测器的网络控制系统鲁棒控制器设计

研究一类基于状态观测器的网络控制系统鲁棒稳定性和鲁棒控制器设计问题.考虑传感器时钟驱动、控制器和执行器事件驱动以及小于等于一个采样周期的不确定时延,建立了基于状态观测器的网络控制系统增广模型.利用线性矩阵不等式方法推导出该系统鲁棒稳定的条件,进一步给出了鲁棒控制律和状态观测器设计方法.数值仿真算例证明了分析方法和结果的有效性.     

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。     

网络控制系统中动态调度策略与控制器的综合设计

针对CAN网下的网络控制系统（NCS）,提出一种动态闭环调度策略．通过网络监测器周期地在线获取当前的网络服务质量,估计当前可利用的网络带宽等参数,实时地调整控制系统的采样周期以适应网络中信息流的变化。将采用动态闭环调度策略的变采样周期NCS建模为一类具有参数不确定性的离散系统,研究了系统的鲁棒稳定性和控制器的设计方法．仿真结果表明所提出的综合设计方法对改善网络的运行能力和保证系统稳定性是有效的。     

具有传感器故障的网络控制系统保性能可靠控制

基于存在时延和丢包的网络传输环境.针对具有参数不确定性的网络化控制系统,研究了其在传感器故障条件下的保性能可靠控制问题.根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,推导出使闭环网络控制系统在传感器故障条件下渐近稳定且保证综合性能指标满足要求的充分条件,并利用LMIs提出了保性能可靠控制率的设计方法.该控制算法在提高网络化控制系统可靠性的同时有利于系统综合体性能的优化.数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

网络化控制系统中鲁棒控制器的设计与优化

针对网络化控制系统,提出了新型的延迟状态变量模型,考虑到模型的不确定因素和外 部扰动,推出了鲁棒控制器存在的条件,并给出了该控制器设计和性能优化的方法。仿真结果表明, 该控制器对所有允许的网络延迟、模型不确定性和外部扰动,具有良好的性能。     

Robust stabilization for a class of nonlinear networked control systems

The problem of robust stabilization for a class of uncertain networked control systems （NCSs） with nonlinearities satisfying a given sector condition is investigated in this paper. By introducing a new model of NCSs with parameter uncertainty, network-induced delay, nonlinearity and data packet dropout in the transmission, a strict linear matrix inequality （LMI） criterion is proposed for robust stabilization of the uncertain nonlinear NCSs based on the Lyapunov stability theory. The maximum allowable transfer interval （MATI） can be derived by solving the feasibility problem of the corresponding LMI. Some numerical examples are provided to demonstrate the applicability of the proposed algorithm.     

具有数据包丢失的网络控制系统主动容错控制

在保证稳定性的前提下,研究具有数据包丢失的网络控制系统主动容错控制问题.基于一类包含马尔可夫丢包过程的网络控制系统模型,考虑了执行器可能失效的情况.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,获得了系统的保性能被动容错控制器.从控制性能的角度考虑,针对不同的执行器失效模式,得到了丢包网络环境下系统的主动客错控制器的设计方法.数值示例表明,该控制器设计方法是有效的.     

Robust disturbance attenuation for uncertain nonlinear networked control systems

This paper considers the problem of robust disturbance attenuation for a class of uncertain nonlinear networked control systems. Takagi-Sugeno fuzzy models are firstly employed to describe the nonlinear plant. Markov processes are used to model the random network-induced delays and data packet dropouts. The Lyapunov-Razumikhin method has been used to derive such a controller for this class of nonlinear systems such that it is stochastically stabilizable with a disturbance attenuation level. Sufficient conditions for the existence of such a controller are derived in terms of the solvability of bilinear matrix inequalities. An iterative algorithm is proposed to change this non-convex problem into quasi-convex optimization problems, which can be solved effectively by available mathematical tools. The effectiveness of the proposed design methodology is verified by a numerical example.