网络控制系统时延的分析及补偿

网络控制系统是计算机、通信技术和控制技术融合发展所形成的一个新领域.网络诱导时延的分析与补偿是该研究领域的关键问题.分析了网络诱导时延,并建立了具有随机时延的网络控制系统在单包传输下的模型.然后引入全维状态观测器,在此基础上对系统的网络时延进行补偿.最后给出了不同情况下的仿真图,验证了时延的不利影响及补偿方法的有效性.     

网络控制系统的预测补偿

针对网络控制系统中存在长时延和数据丢包的情况,通过在控制器节点前设置缓冲器,并设计预估控制产生器和时延补偿器,提出了一种预测补偿控制方案,有效地克服了长时延、数据丢包和时序错乱问题对实际网络控制系统稳定性所造成的影响．证明了采用上述控制方案时闭环网络控制系统的稳定性,最后提供的仿真实例验证了该控制方案的有效性．     

具有时延的网络控制系统控制器设计

针对一类存在随机时延的网络控制系统,传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,提出了一种新的具有随机时延的网络控制系统的建模方法-离散模糊T-S模型,在此模型的基础上应用并行分布补偿（PDC）原理设计了模糊控制器。应用Lyapunov定理和线性矩阵不等式（LMI）方法,研究了系统的稳定性问题,给出基于LMI的状态反馈模糊控制器的设计方法。通过仿真实例验证控制方法能够保证系统稳定。     

基于时延预测模型的网络补偿控制器设计*

针对网络控制系统中随机双向通道时延引起的不确定性问题,提出一种基于时延在线预测模型改进的补偿控制方法。首先,基于自回归模型构建时延预测模型,通过递推最小二乘法实时更新模型参数以预测前向通道时延,并由区间分割法获得高精度的环回时延;然后,设计状态预估器、网络预测器和时延补偿器对环回时延进行补偿,进一步提高系统性能。采用TrueTime工具箱构建网络闭环仿真系统以仿真实际的网络传输情况,同时对PI控制、传统的时延补偿控制以及改进后的时延补偿控制进行对比实验,验证该方法的优越性。     

网络控制系统的时延仿真研究与控制器设计

针对网络控制系统(NCS)中的随机时延问题,根据实际网络时延的分布情况,提出了一种新的具有随机时延的网络控制系统的建模方法-离散T-S模型,并用并行分布补偿原理(PDC)设计模糊控制器.同时提出一种新的模糊控制系统隶属函数的确定方法,利用Lyapunov定理和线性矩阵不等式(LMI)研究了系统的稳定性问题,给出基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例证明控制方法能够使具有时延的网络控制系统稳定.     

网络控制系统时延分析现状

对网络控制系统中的时延分析进行了研究,从时延的产生机理、解决措施以及其与系统稳定性的关系三个角度介绍了当前的研究状况,最后指出了时延分析进一步可能的研究方向.     

网络控制系统时延分析现状

对网络控制系统中的时延分析进行了研究,从时延的产生机理、解决措施以及其与系统稳定性的关系三个角度介绍了当前的研究状况,最后指出了时延分析进一步可能的研究方向。     

一种网络控制系统时延补偿方法

本文分析介绍了具有随机时延网络控制系统控制器设计及时延补偿方法,采用广义预测控制(GPC)算法设计控制器。针对输出时延通过对时间加上时间戳来估算时间延迟,并采用状态观测器进行时延补偿,而控制时延则采用队列机制,增加缓存器的方法来保证被控对象获得最优控制信号。通过仿真证实该方法的有效性。     

短时延网络控制系统的鲁棒H 2 öH ∞状态观测器设计

针对受白噪声干扰的短时延网络控制系统,将随机时延对系统的影响转化为未知有界不确定项,在不改变闭环系统结构的前提下,利用鲁棒控制理论提出了系统的H2/H∞状态观测器设计方法;证明了所设计状态观测器估计输出对随机时延引起的不确定项的H∞鲁棒性,给出了估计输出对白噪声干扰的鲁棒H2性能指标的求解方法和观测器增益阵的确定方法.最后通过仿真实例证实了所设计状态观测器的有效性和鲁棒性.     

具有有界时滞的网络控制系统的镇定

针对具有有界时滞且时滞上界大于一个采样周期的网络控制系统,研究了系统建模和状态反馈镇定问题.在分析有界时滞的所有可能性的基础上,提出一种能够用于处理时变控制律问题的网络控制系统数学模型,进而将该系统的镇定问题转化为镇定一系列模型的鲁棒控制问题.根据 Lyapunov 方法,给出了保证闭环系统稳定的状态反馈控制器.仿真算例验证了所提出方法的有效性.     

预估网络控制系统的设计和分析

针对网络控制系统中存在的随机掉包和延迟情况．采用前向和反馈补偿设计网络状态观测器．并运用状态预估的方法设计网络预估控制系统（PNCS）。作为网络控制系统中的掉包和延迟的整体解决方案．同时介绍PNCS系统各部分设计的方法,并给出了闭环系统的稳定性条件．最后通过一个仿真算例验证了该系统的有效性．     

Observer-based controller design for networked control systems with sensor quantisation and random communication delay

This article addresses the study of observer-based controller design for network-based control systems in the presence of output quantisation and random communication delay simultaneously. In the communication channel, the output measurement are quantised before transmission, and two kinds of network-induced delays are taken into account simultaneously: (i) random delay from sensor to controller and (ii) random delay from controller to actuator. These two types of random delays are modelled as two independent Bernoulli distributed white sequences. The observer-based controller is synthesised to stabilise the networked closed-loop system in the sense of stochastic stability. Sufficient conditions for the existence of the controller are provided by stochastic Lyapunov method. An illustrative numerical example is employed to demonstrate the applicability and flexibility of the proposed design strategy.     

带有输出传输时延的网络化控制系统基于观测器的FDI设计(英文)

将网络控制系统(NCS)看成一个具有输出时延的采样控制系统, 并建立了其数学模型. 接着构造了一个故障观测器, 产生了系统故障的指示器残差. 然后在此基础上介绍了一种故障检测和分离 (FDI)的方法, 总结了FDI观测器的设计算法. 最后, 一个实例证明了此方法的可行性.     

带有输出传输时延的网络化控制系统基于观测器的FDI设计

将网络控制系统(NCS)看成一个具有输出时延的采样控制系统, 并建立了其数学模型. 接着构造了一个故障观测器, 产生了系统故障的指示器残差. 然后在此基础上介绍了一种故障检测和分离 (FDI)的方法, 总结了FDI观测器的设计算法. 最后, 一个实例证明了此方法的可行性.     

网络化控制系统的时延观测器设计及其状态反馈控制

研究了一种网络化控制系统,其输出时延和控制时延均大于采样周期,且控制时延服从已知随机分布.基于现今值观测器原理,采用设置缓冲区和带有时戳的传感数据传输方法,给出了一种具有时延补偿功能的时延观测器,并证明了在系统可观的条件下可实现观测器极点的任意配置.之后,基于该观测器设计了状态反馈控制系统,并证明了复合系统的分离性原理.通过仿真验证了所提方法的有效性.     

Fault tolerant control for networked control systems with packet loss and time delay

In this paper, a fault tolerant control with the consideration of actuator fault for a networked control system (NCS) with packet loss is addressed. The NCS with data packet loss can be described as a switched system model. Packet loss dependent Lyapunov function is used and a fault tolerant controller is proposed respectively for arbitrary packet loss process and Markovian packet loss process. Considering a controlled plant with external energy-bounded disturbance, a robust H _∞ fault tolerant controller is designed for the NCS. These results are also expanded to the NCS with packet loss and networked-induced delay. Numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed design method.     

无限时间长时延网络控制系统的随机最优控制

考虑二次性能指标下线性网络控制系统的随机最优控制问题,建立了控制器为事件驱动时长时延线性网络控制系统的数学模型,证明了在无限时间情况下离散随机黎卡提代数方程解的存在性,设计出无限时间情况下线性网络控制系统的随机最优控制器,得到相应的最优性能指标的表达形式,并证明了相应的随机最优控制器可使网络控制系统均方指数稳定.最后以网络控制下的倒立摆为对象进行仿真研究,仿真结果表明该方法的正确性和有效性.     

Stochastic switched controller design of networked control systems with a random long delay

The problem of stabilizing Networked Control Systems (NCSs) with random but bounded delays is discussed in this paper. By using an augmented state‐space method, this class of problem can be modeled as a discrete‐time jump linear system governed by finite‐state Markov chains. As the network‐induced time vary delay of NCSs changes along with the network transferring route and the network load, results in systems becoming instable with controller designs based on a fixed transition matrix, we firstly make use of the V‐K iteration algorithm to design m groups of stabilizing controllers that satisfy different m transition matrixes, and then constitute a switched controller for them and a switch. The simulation shows that if the switched controller is used to stabilize the discrete‐time jump linear system, this system not only has a larger stabilizing span, but also has better dynamic stabilizing characters compared to those with only one group of controllers. Copyright © 2010 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society