变采样网络控制系统的最优保性能控制

研究了一类不确定时延网络控制系统的最优保性能控制问题.针对线性时不变控制对象,控制器和控制对象采用时间-事件驱动,系统成为变采样网络控制系统,考虑在不确定时延小于或者等于一个变采样周期时,基于动态输出反馈对变采样网络控制系统进行建模,利用线性矩阵不等式研究了系统的保性能控制,并设计了保性能控制率和最优保性能控制率,最后给出实例表明在最优保性能控制率的控制下系统稳定.     

短时滞网络控制系统鲁棒稳定性分析

本文主要研究了网络控制系统时延小于一个采样周期的稳定性,以及系统在扰动下控制器设计的问题,利用线性矩阵不等式方法得出离散时滞网络控制系统Lyapunov稳定性判据,同时给出了具有不确定性系统的鲁棒控制器。     

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．     

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.     

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．     

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．

     

磁悬浮储能飞轮线性变参数鲁棒增益调度控制

针对强陀螺效应的磁悬浮储能飞轮转速快变引起的模型变化而带来的控制问题,设计了线性变参数增益调度鲁棒控制器.根据飞轮的线性变参数模型,设计的鲁棒增益调度控制器,能够保证其全转速范围内的鲁棒稳定性和性能.为降低控制器设计的保守性,在设计控制器时,可缩小转速区间,使控制性能得到提高.与按照非时变模型设计的鲁棒控制器相比,线性变参数鲁棒增益调度控制器可以实现以转速为参数的自适应调节,在全转速范围内,其鲁棒稳定性和性能均具有显著优势.仿真结果验证了此控制器的有效性和先进性.     

基于鲁棒可靠性的不确定时滞系统最优H∞控制器设计

用区间变量描述控制系统参数的不确定性,提出了不确定时滞系统鲁棒H_∞控制的鲁棒可靠性方法,基于鲁棒可靠性的不确定时滞系统最优状态反馈H_∞控制器设计方法,将系统的最优控制器设计归结为基于线性矩阵不等式(LMI)的优化问题．所设计的控制器可以在满足对所有不确定性鲁棒可靠的前提条件下,具有最优的H_∞鲁棒性能,并能在控制系统的设计中综合考虑控制性能、控制代价和鲁棒可靠性．数值算例说明了所提方法的有效性和可行性．     

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.     

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。     

变采样网络控制系统的建模与分析

在变采样网络控制系统中采用事件—时间驱动方式,同时在使用预测控制值和预测反馈值的情况下,给出了各种网络时延所对应的网络控制系统的状态转移矩阵,最后分析了变采样网络控制系统稳定需要的条件。     

H-infinity control for networked control systems （NCS） with time-varying delays

1Introduction Ina networkedcontrol system(NCS),a communicationnetwork connects sensors,actuators and controllers.AnNCS has many advantages over the point_to_pointcommunication of traditional control systems:fast and easymaintenance,low cost,greater flexibility,etc.Therefore,NCSs are increasingly being usedfor industrial control in avariety of fields[1,2].On the other hand,control loopsonthe communication network are closedin an NCS.Thetime delays that occur when information is transmitte…     

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.     

具有通信约束的网络控制系统动态调度与H∞控制协同设计

针对一类具有通信约束的随机时延网络控制系统,提出一种基于试一次丢弃(try-once-discard,TOD)动态调度策略与鲁棒H∞控制器协同设计的方法.考虑通信约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的离散切换系统,并采用切换系统和Lyapunov稳定性理论,给出了TOD调度策略下使闭环系统渐近稳定的鲁棒H∞控制器设计方法.最后通过仿真验证了方法的有效性.     

不确定时滞网络控制系统的状态反馈控制

在网络传输过程中, 系统的稳定性受不确定, 网络延迟, 丢包和错序所影响. 本文针对这些非理想网络状况,研究了网络控制系统状态反馈控制. 建立连续时间系统模型时, 还引入了一个定常状态时延, 使得模型更贴近实际.随后, 运用改进的Lyapunov-Krasovskii函数, 推导出网络控制系统鲁棒稳定的充分条件, 并基于该充分条件得到利用线性矩阵不等式(LMI)的控制器设计方法, 再运用迭代算法求解相关系数. 最后通过MATLAB数值仿真算例, 证明了本文方法的正确性和有效性.     

H-infinity control for networked control systems (NCS) with time-varying delays

This paper discusses H-infin it y state feedback control for a networked control system with time-varying delays.Based on the free-weighing matri x method,a delay-dependent stability criterion satisfying a prescribed H-infini ty norm bound is presented for an NCS with unknown,time-varying and bounded del ays.And then,the criterion is transformed into suffici ent conditions based on linear matrix inequalities f or H-infinity control.The conditions thus obtained a re also used to design an H-infinity state feed back controller.This design method is further extend ed to solve the design problem of robust H-infin ity state feedback control.A numerical example demo nstrates the validity of the method.     

Model predictive control of distributed networked control systems with quantization and switching topology

This work is concerned with the robust model predictive control (MPC) for a class of distributed networked control systems (NCSs), in which the input quantization and switching topology are both considered. By utilizing the sector bound approach, the NCSs with quantization are converted into the linear systems with sector bound uncertainties. The topology switching is governed by a switching signal and the dynamic behavior is modeled as a switched control system. A new robust MPC design technique is derived to minimize the upper bound of a weighted quadratic performance index. Moreover, the conditions of both the recursive feasibility of the MPC design and the stability of the resulting closed‐loop system are developed. Finally, simulation results are presented to verify the effectiveness of the proposed MPC design.     

Improved synthesis method for network-based control

A less conservative stability analysis condition for closed-loop delayed linear systems subjected to uncertain, bounded, non-differentiable, additive time delays is presented. The obtained stability condition is applied to the problem of networked control system robust design in the presence of network-induced delays and data packet dropouts. Illustrative examples are provided to show the advantage and applicability of the developed results in this case.