基于模型参考自适应的网络控制系统随机时延补偿

随机时延和数据丢包造成网络控制系统性能下降甚至使得系统不稳定.为了提高网络控制系统的动态性能,提出一种基于模型参考自适应控制的双端Smith预估随机时延补偿控制策略.首先,通过在控制器端和执行器端分别引入Smith预估器,将随机时延补偿控制问题转换为模型匹配问题.然后,设计模型参考自适应控制器使Smith预估模型和真实模型相匹配,实现对随机时延的完全补偿.仿真结果表明,提出的控制策略能够对网络时延进行有效补偿,且具有良好的实时性.     

具有随机长时延与丢包的网络控制系统的随机稳定与镇定

对于带有随机性丢包和长时延的网络控制系统,设随机丢包过程为服从有上限的马尔可夫随机过程,随后在离散网络控制系统模型的基础上将随机丢包的网络控制系统建模为带有马尔可夫跳变参数的离散网络控制系统模型。之后将具有随机性丢包和有上限的随机长时延建模为带有长时延的马尔可夫跳变系统。在已有的关于时延马尔可夫跳变系统的基础上,运用Lyapunov函数和LMI进行稳定性分析并提出随机稳定的条件,用锥补线性化方法设计了镇定控制器,最后仿真算例验证了其有效性。     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

非线性网络化控制系统的鲁棒跟踪控制

研究了一类离散时间非线性网络化控制系统的鲁棒跟踪控制问题.在数据传输中,同时考虑了网络诱导时延和数据丢包等网络特征,并将连续时间控制系统的时滞输入方法用于离散时间网络化跟踪控制系统的建模中.利用并行分布补偿技术并且考虑到模糊鲁棒跟踪控制器的激活机制,建立了这类系统跟踪控制的符合系统运行机制的模糊模型.基于Lyapunov稳定性理论,首先针对这类跟踪控制系统的名义模型建立一个镇定条件,使得其满足一个给定的H∞跟踪性能,然后以线性矩阵不等式的形式给出鲁棒跟踪控制器的存在条件.仿真示例说明了所提跟踪控制方法的有效性.     

一类带有时延的非线性网络控制系统的镇定

研究了一类非线性网络控制系统的镇定问题。利用一种新方法描述通讯网络有限传输能力所导致的时延,由T-S模糊模型和平行分布补偿技术建立了带有时延的非线性网络控制系统的模型。通过采用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术,得到了系统随机稳定的充分条件,并给出镇定控制器的设计方法。     

基于事件驱动的无线网络控制系统的建模与控制

针对同时具有网络诱导时延与丢包的无线网络控制系统,研究了系统的建模与控制问题。考虑到系统随机时延可能大于一个采样周期且伴有连续丢包情况,结合基于事件驱动控制的思想建立了新的数学模型,并进一步给出了无线网络控制系统指数稳定的充分条件。最后用仿真实验验证了该方法的有效性。     

网络控制系统的补偿预估器设计及稳定性分析

针对网络控制系统中的网络时延和数据包丢失问题,提出了在网络控制系统的控制器节点使用补偿预估的方法,以提高控制系统的性能.补偿方法针对网络时延,预估方法针对数据包丢失.通过构造增广状态向量,建立了统一的系统模型,当时延小于一个采样周期且数据包传输率一定时,将使用了补偿预估方法建模的该系统看作是具有两个事件的异步动态系统,并推导出系统指数稳定的充分条件.仿真结果表明,所提出的方法能有效提高控制系统的性能.     

随机丢包时延网络控制系统动态输出反馈控制

针对传感器与控制器、控制器与执行器之间具有随机丢包和时延的网络控制系统,研究统一建模及动态输出反馈控制问题.采用多个马尔可夫链分别描述前向通道和反馈通道的随机丢包与时延过程,将闭环网络控制系统建模成具有多个模态的马尔可夫随机跳变系统.利用增广矩阵技术和李雅普诺夫方法得到闭环系统随机稳定的充分条件,给出动态输出反馈控制器的设计方法.通过倒立摆系统验证动态反馈控制的有效性.     

带有随机时延和丢包的网络控制系统最优控制策略研究

通过对网络控制系统的结构分析,建立了带有时延和丢包的线性网络控制系统的数学模型.在此模型基础上,对二次型性能指标下的网络控制系统的随机最优控制问题进行了分析,获得了相应的最优增益和最优性能指标的表达形式.最后,通过仿真比较了不同丢包率下的网络控制系统的随机最优控制效果.Matlab仿真结果表明了随机最优控制算法的有效性和丢包率临界值的范围.     

NCS系统时延控制及仿真研究

针对网络控制系统的网络时延问题进行研究,并分析网络时延对系统性能的影响.从时延因子、影响时延的因素和网络协议的选择等方面考虑,建立时延分析与评估模型,并对模型进行仿真处理与分析.将不同丢包情况下MATLAB的阶跃响应曲线进行对比,结果证明在无时延无丢包的情况下系统性能最佳,在无时延丢包10％到45％的情况下网络控制系统的性能会逐步降低直至无法正常工作.     

网络控制系统的Smith预估时滞补偿方法

针对网络控制系统中存在网络延时、非线性系统本身滞后以及延时对系统控制的影响,建立了时滞被控对象的网络控制系统模型,并分别从被控对象已知和控制器已知两个方面为出发点,提出了改进的Smith预估时滞补偿方法,无需对网络时延进行在线测量、辨识,并将系统前向通道中的时延因子移到了系统的闭环回路之外.最后,通过仿真实验对比了无时延和有时延两种情况下同一系统的稳定性情况,通过仿真结果验证文中提出的Smith预估补偿方法是可行的,具有实际应用的指导作用.     

随机区间时延的网络控制系统控制器设计

针对网络控制系统中网络存在时延问题,采用随机时延建模方法,将不同负载情况下的时延表示成区间变量,通过具有范数有界不确定性的离散Markov跳变系统描述系统模型,进行系统的随机稳定性分析,基于线性矩阵不等式设计状态反馈控制器.最后通过数值仿真验证控制器设计算法的有效性.     

一类执行器饱和非线性Hamilton网络控制系统H_∞控制器设计

研究了一类执行器饱和非线性Hamilton网络控制系统H∞状态反馈控制器设计问题。该类网络控制系统中存在不确定的网络时延及丢包,待设计的控制器受到饱和因素的约束,且系统的外部扰动范数有界但统计特性未知。结合Hamilton系统结构特性,当网络时延和连续丢包有界时,将网络时延和连续丢包转化为时变时滞,应用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论来分析和设计H∞控制器,使其满足H∞性能指标,控制器中的未知参数通过求解不等式来确定。算例分析与仿真验证了方法的有效性。     

一类多时延网络控制系统的稳定性分析和鲁棒H_∞控制

针对一类具有外加扰动的多时延网络控制系统(NCSs),讨论了其稳定性条件和鲁棒H∞控制器设计问题。将采样率、网络诱导时延和丢包转化成系统的时变状态时延,建立系统在连续时域里的多输入多输出(MIMO)数学模型;再利用Lyapunov稳定性定理和自由权矩阵的方法,通过求解若干线性矩阵不等式(LMI),得到该网络控制系统的最大允许时滞上界(MADB)和稳定性条件,然后利用这一条件和非线性最小化方法,导出基于迭代算法的鲁棒H∞状态反馈控制器的设计方法;最后,通过小车倒立摆系统对所推导的稳定性条件和鲁棒H∞控制器设计方法进行了仿真验证,结果表明该方法有效。     

基于Fuzzy预测器的非线性网络控制系统的时延补偿

网络控制系统中时延是影响控制性能的一个主要因素，本文提出了一种基于Fuzzy预测器的非线性网络控制系统的时延补偿方法。首先通过输入输出缓冲使时延固定，然后以对象的数学模型为基础对时延进行预测，通过Fuzzy控制器、观测器和预测器得到经过时延补偿后的控制量，最后采用分离性定理证明了基于模糊观测器、预测器及控制器设计的闭环控制系统的稳定性。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于随机丢包的网络控制系统控制器设计

针对网络控制系统的数据包丢失(丢包)问题,提出将数据包丢失过程理解为一类随机过程,将随机丢包丢失过程建模为一个随机Markov链,系统的模型则可以表示成一类Markov跳变系统.利用Lyapunov稳定性、Markov跳变系统理论和随机最优控制理论分析闭环系统的稳定性,设计基于随机丢包的动态输出反馈控制器,利用Matlab的LMI工具箱,利用双线性矩阵不等式的可行解给出控制器的参数.并用实例验证了该方法的有效性.     

具有双边丢包和混合时延的Delta算子系统H_∞滤波

研究网络控制系统中存在双边丢包和混合随机时延的滤波问题,基于Delta算子方法设计了一类H_∞滤波器。假定传感器至控制器、控制器至执行器两个信道存在数据包丢失,由两个独立伯努利分布的白色序列表示。混合随机时延由网络诱导时延和离散无限分布时延组成。利用马尔科夫随机过程构造李雅普诺夫泛函,由线性矩阵不等式得到了具有H∞性能的滤波误差系统随机稳定的充分条件,给出H_∞滤波器参数。数值算例证明了该方法的有效性。     

基于T-S模糊模型的时延网络控制系统的保性能控制

目的基于T-S模糊模型建立模糊网络控制系统的模型,设计模糊时延状态反馈控制器,使得闭环系统保持鲁棒稳定,并且满足给定的一个二次型性能指标,使其值不超过某个确定的界.方法运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式,分析了系统的稳定性.结果提出了模糊时延状态反馈控制器的设计方法,得到了模糊时延网络控制系统鲁棒稳定的条件及保性能控制律的参数化表示.结论针对不确定的非线性时延网络控制系统,通过设计满足性能指标条件的控制器,使得系统性能有很大改善,根据保性能控制律的参数化表示,可使用Matlab工具箱进行仿真.     

多新息在特征模型网络控制系统的应用与仿真

针对网络控制系统存在时延和丢包,控制器设计困难等问题,利用变递推间隔多新息最小二乘辨识算法可以克服坏数据、计算量小的优点,结合特征模型在实际工程中建模简单、控制精度较高的特点,将两者首次结合并运用在了网络控制系统中.最后以直流电机为例,用Truetime仿真工具箱对网络控制系用进行了仿真研究.仿真结果表明,运用了变递推多新息最小二乘法特征模型的网络控制系统稳定性更强.     

一类基于观测器的短时延网络控制系统的建模和稳定性分析

针对一类不确定的短时延网络控制系统,利用全阶状态观测器作为对网络诱导时延的补偿,定义了一个新的状态变量,得到了短时延网络控制系统的离散模型．根据Lyapunov稳定性理论和矩阵知识,给出 该闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式的可行解给出了状态反馈控制律．仿真结果表明该方法有效可行．