基于弹性控制器的网络控制系统稳定性分析

研究了一类不确定网络控制系统的弹性控制器设计问题。针对一类具有不确定参数的被控对象模型,考虑网络诱导时延的作用,建立基于弹性反馈控制器的网络控制系统闭环模型。采用Lyapunov方法,给出保证该闭环系统稳定的允许时延上界。仿真结果证明了本文方法的正确性和有效性。     

具有短时延的网络控制系统的一种鲁棒控制方法

针对具有短时延的网络控制系统, 本文提出了一种基于鲁棒控制的方法来解决该类系统的稳定化控制问题. 考虑状态反馈控制律, 将闭环网络控制系统描述为一个离散时间线性不确定系统模型, 其中的不确定部分反映了时延的时变特性对系统动态的影响. 得到了该闭环网络控制系统的渐近稳定性条件, 且该条件建立了闭环网络控制系统稳定性与两个时延参数, 即允许时延上界和允许时延变换范围, 之间的定量关系. 进一步的, 还给出了稳定化反馈控制器的设计步骤. 最后通过一个示例验证了本文所提出方法的有效性.     

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.     

时延与丢包情形下的网络控制系统量化反馈镇定

网络控制系统是通过实时网络来形成闭环反馈的控制系统。网络的介入会带来许多不确定因素,包括网络诱导时延和数据包丢失以及量化误差,它们会影响系统的稳定性,严重时甚至会导致系统失稳。本文针对短时延网络控制系统,考虑传感器-控制器和控制器-执行器两个通道都存在数据包丢失,在传感器到控制器端设立量化器,将系统建模为一个异步动态系统,利用异步动态系统指数稳定性理论、线性矩阵不等式工具分析了闭环系统稳定性,并基于MATLAB软件的线性矩阵不等式(LMI)工具箱实验仿真进行有效性验证,结果证明了方案的可行性,最后给出控制器参数的设计方法。     

基于网络服务质量的网络控制器设计

针对网络服务质量对控制系统性能的影响, 建立了联合网络参数和控制器参数的系统模型. 在此基础上分析了网络控制系统保性能控制器存在的网络参数和控制参数依赖条件, 并且通过求解线性矩阵不等式, 给出了控制器的参数化设计方法. 所设计的控制器在满足一定的网络服务质量摄动范围内, 不仅可以使系统渐近稳定,而且还能确保系统性能不大于上界. 本文方法给出网络服务质量变化对控制系统性能衰减的一种定量度量, 可以为进一步的网络调度提供理论依据.     

不确定长时延网络控制系统的H∞鲁棒控制

在状态不完全可测的网络控制系统中,针对不确定网络长时延、网络噪声等问题系统性能造成的影响,研究了一类具有不确定长时延网络控制系统的H∞鲁棒控制问题.在不确定网络时延大于一个采样周期时,将采用动态输出反馈的网络控制系统建模为一类具有参数不确定性的线性离散系统.基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,...     

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．     

MIMO网络控制系统的指数稳定性

研究具有时延和数据包丢失的多输入多输出网络控制系统的指数稳定性和控制器设计问题.对在传感器与控制器、控制器与执行器间皆有时延和数据包丢失的网络控制系统结构进行了简化,建立了动态输出反馈网络控制系统模型.基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法导出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和动态输出反馈控制律设计方法.数值算例说明结果是可行的.     

网络控制系统的最大允许时延界

提出确定多输入多输出网络控制系统的最大允许时延界的新方法. 由于网络诱导时延的分布特性, 整个多输入多输出网络控制系统实际上是一个多时延系统. 利用李雅普诺夫第二方法, 得到网络控制系统时延相关渐近稳定性判据. 最大允许时延界和输出反馈镇定控制器均可通过求解矩阵不等式(LMI)得到. 仿真比较说明了本文结果的正确性和可行性.     

变采样网络控制系统的鲁棒控制

对于线性时不变控制对象,在控制器和控制对象都采用时间-事件驱动时系统就变成便采样网络控制系统,当网络时延不确定时,在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,使用李雅普诺夫方法和线性矩阵不等式研究了系统的鲁棒稳定性,并设计了鲁棒控制器,最后给出实例证明在鲁棒控制器的控制下系统稳定。     

State feedback controller design of networked control systems with interval time‐varying delay and nonlinearity

This paper proposes a method for robust state feedback controller design of networked control systems with interval time‐varying delay and nonlinearity. The key steps in the method are to construct an improved interval‐delay‐dependent Lyapunov functional and to introduce an extended Jessen's inequality. Neither free weighting nor model transformation is employed in the derivation of system stability criteria. It is shown that the maximum allowable bound on the nonlinearity could be computed through solving a constrained convex optimization problem; and the maximum allowable delay bound and the feedback gain of a memoryless controller could be derived by solving a set of linear matrix inequalities. Numerical examples are given to demonstrate the effectiveness of the proposed method. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

同时考虑量化误差的网络化控制系统鲁棒H∞完整性设计

针对同时存在时变时延、丢包和信息量化的参数线性不确定网络化控制系统,在执行器失效故障和外界有限能量扰动共存的情形下,基于状态多时延模型,通过构造时滞且量化误差依赖的Lyapunov-Krasovskii泛函,给出了使不确定网络化控制系统具有鲁棒H∞完整性的判决准则和控制器的设计方法。还进一步讨论了故障网络化控制系统稳定运行的最大允许时延和最大允许量化误差,并以此为依据对H∞性能指标进行了优化,给出了鲁棒H∞最优容错控制器设计方法。由于模型中考虑了时延下界,证明过程引入适当自由权矩阵变量且未进行模型转换,使得其结果具有较少保守性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

STATE FEEDBACK CONTROLLER DESIGN OF NETWORKED CONTROL SYSTEMS WITH PARAMETER UNCERTAINTY AND STATE‐DELAY

This paper is concerned with the controller design of networked control systems. The continuous time plant with parameter uncertainty and state delay is studies. A new model of the networked control system is provided under consideration of the nonideal network conditions. In terms of the given model, a controller design method is proposed based on a delay dependent approach. The maximum allowable synthetical bounds related with the discarded data packet and network‐included delay and the feedback gain of a memoryless controller can be derived by solving a set of linear matrix inequalities for the stabilizablity of the networked control system based on Lyapunov functional method. An example is given to show the effectiveness of our method.     

一类不确定性网络控制系统的滑模控制器设计

网络诱导时廷是影响网络控制系统稳定性和动态性能的主要因素．针对一类具有不确定性的网络控制系统,给出具有网络诱导时廷及不确定性的被控对象模型,设计其滑模控制器,建立基于滑模反馈控制器的网络控制系统闭环模型．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．仿真例子验证了该方法的正确性和有效性．     

一类多输入多输出网络控制系统的稳定性分析

研究了具有分布时延、有界输入的多输入多输出网络控制系统的建模和稳定性问题.基于线性时不变对象,建立了系统的数学模型.利用李雅普诺夫第2方法和线性矩阵不等式描述,分析了系统的渐近稳定性,导出了与时延相关的系统渐近稳定判据,同时得到了系统稳定运行的最大允许时延.系统渐近稳定的最大允许时延可用MatlabLMI工具箱从稳定判据获得.仿真算例表明稳定判据是可行的.     

Stabilization of nonlinear networked probabilistic interval delay systems with sensor random packet dropout

In this paper, the problem of stabilization for nonlinear networked systems with probabilistic interval delay and sensor random packet dropout is investigated. By employing the information of probabilistic distribution of time‐varying delay and considering random sensor packet dropout with compensation, the nonlinear stochastic delayed system model is established. Based on the obtained model, by choosing an appropriate Lyapunov function and utilizing a new discrete Jensen‐type inequality, sufficient conditions are derived to obtain the relation of the maximum allowable delay bound, delay interval occurrence rate and packet dropout rate to the stochastic stability of nonlinear networked control systems. Two kinds of design procedures for output feedback controller are also presented in terms of solving corresponding linear matrix inequalities. Numerical examples are provided to illustrate the effectiveness and applicability of proposed techniques. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

一类不确定时延网络控制系统的稳定性分析

针对网络控制系统中时延不确定因素,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,基于LMI和Lyapunov理论,研究了一类具有时延的网络控制系统的稳定性问题,并运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式对不确定时延系统进行了稳定性分析。并以Riccati不等式和线性矩阵不等式的形式给出了系统稳定的充分条件,使得在不确定时延情况下,系统达到理想稳定性。最后,通过Matlab工具箱对数值结果进行仿真,在时延相关情况下,求得系统达到闭环稳定时最大允许的时延,表明了设计方法的有效性。     

一种获取网络化控制系统最大允许延迟时间的新方法

提出了一种获取网络化控制系统最大允许延迟时间的新方法．该方法利用控制系统的时滞相关稳定性条件设计状态反馈控制器,得到最大允许延迟时间,并以线性矩阵不等式的形式描述．仿真实例表明了该方法是有效的,并降低了已有方法的保守性．     

Maximum allowable delay bound of networked control systems with multi-step delay

This paper is concerned with a new method to obtain a maximum allowable delay bound guaranteeing the stability of networked control systems with multi-step delay. The proposed method is formulated in terms of linear matrix inequalities. Simulation results show that the proposed method is effective.