有数据包丢失奇异网络控制系统H_∞控制器设计

针对广泛存在于许多领域和行业的奇异被控系统模型,考虑网络控制环境下存在的网络诱导时延、数据包丢失、外部扰动、奇异系统结构不稳定性和脉冲行为等复杂因素,利用Lyapunov和线性矩阵不等式方法,研究了状态反馈控制方式下奇异网络控制系统H!控制器设计和优化问题,提出了奇异网络控制系统状态反馈H!控制器存在的条件、H!控制器设计及其优化方法以及相应的扰动衰减度求取方法。系统仿真实例表明了提出的设计方法有效且可行。     

存在时延和数据包丢失情况下状态反馈网络控制系统的指数稳定性

同时考虑网络诱导时延和数据包丢失以及传感器与控制器、控制器与执行器之间均存在网络的情况，研究了状态反馈网络控制系统的稳定性问题．基于一定的数据包丢失率和恒定时延，系统被建模为由结构事件率约束的异步动态切换系统．利用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式描述，推导出由数据包丢失率约束的系统指数稳定的充分条件，给出了系统指数稳定的容许数据丢包率和系统开环状态及闭环结构的关系，以使系统指数稳定．用Matlab LMI工具箱容易判定系统的指数稳定性，同时获得系统指数稳定的状态反馈控制律．Matlab仿真说明，分析方法是有效的，稳定判据是可行的．     

有数据包丢失和时延的网络控制系统稳定化

在同时考虑网络时延和数据包丢失的基础上,研究了网络控制系统的反馈控制器设计问题;用迭代的方法分析了数据包的丢失问题。在当前的状态测量不能被控制器实时得到时,利用旧的信息来控制系统,将网络化控制系统建模为切换模型。基于切换系统理论和分段Lyapunov函数理论,构造了线性矩阵不等式,推导出网络控制系统反馈控制器稳定的充要条件。数值仿真算例说明了所提方法的可行性和有效性。     

有时延和丢包的网络控制系统的补偿策略

由于网络控制系统中网络诱导时延和数据包丢失等问题的存在,使得网络控制系统控制性能下降甚至导致系统地不稳定。同时在实际应用中,一些系统的状态是不可测量的。针对上述问题,设计了状态观测器,利用测量输出进行了状态重构,并利用状态观测器对丢包进行了补偿。最后应用指数稳定定理分析了整个系统的闭环稳定性,给出了状态控制率的求解方法,并对一直流电机进行了仿真,仿真实验结果表明,该方法能有效地补偿网络控制系统的性能,保证了在时延和有数据包丢失的情况下网络控制系统的稳定性。     

数据包丢失网络控制系统的保成本控制

针对同时具有不确定短时延及数据包丢失的网络控制系统,引入丢包补偿器补偿丢包对系统的影响,当发生数据包丢失时,控制器采用丢包补偿器产生的预估状态代替系统的真实状态计算控制量。同时考虑不确定短时延的影响,将网络控制系统建模为一类具有参数不确定的离散切换系统．利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,简称LMI)方法给出了系统的保成本控制器和丢包补偿器的协同设计方法,仿真结果表明所提出的方法是有效的。     

存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计

研究了存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计问题．鉴于数据丢失现象和网络诱导时延的存在,将网络控制系统建成随机时延切换模型．利用李亚普诺夫方法,给出了使网络控制系统均方渐近稳定的新颖且与时延相关的条件．基于这个条件,理想的控制器可通过求解若干个线性矩阵不等式得到．利用一个数值例子证明了方法的有效性．     

参数不确定的网络控制系统控制器设计

针对一类具有不确定参数的被控对象模型,考虑长时延有界及数据丢包的情况,建立网络控制系统闭环模型.在所提模型的基础上,用线性矩阵不等式的形式给出了系统渐近稳定的状态反馈控制器的设计方法.仿真结果验证了本文方法的有效性.     

针对数据包丢失的网络控制系统的建模及稳定性分析

NCS主要通过数字通讯网络连接方式来替代传统的点与点之间的连接方式,从而构成闭环控制系统。在NCS中具有各种信息,主要包括控制器输出、对象输出,通讯网络通过控制系统中的各部件,比如传感器、执行器、控制器之间进行交换、传输。网络控制系统在进行信息传输时,存在数据包丢失,从而降低控制系统的性能。本文主要针对数据包丢失的网络控制系统的建模及其稳定性进行了分析。     

一类具有数据包丢失的长时延网络控制系统的分析与设计

针对一类网络控制系统,其网络诱导时延大于采样周期且存在数据丢包,研究了其稳定性和控制器的设计.在控制器端设计了一个状态预测器,其预测状态根据传感器的数据进行更新,然后用来确定控制作用.分析了预测误差的收敛性,证明了分离原理是成立的,并依据分离原理分别设计了状态预测器和控制器,给出了参数化设计方法.仿真例子验证了方法的有效性.     

一种改进的网络控制系统控制器设计方法

讨论网络控制系统的状态反馈控制器设计问题。针对具有未知时变时延的网络控制系统,应用自由权矩阵方法得到系统的稳定性条件,并应用到具有时变结构不确定性的网络控制系统,在此基础上提出状态反馈控制器设计方法。数值实例表明该方法的有效性,与已有方法相比,具有较低的保守性。     

具有随机丢包的线性网络控制系统控制器设计

研究一类双向通道里同时存在随机数据包丢失的线性网络控制系统的控制器设计问题,随机数据包丢失同时存在于传感器-控制器和控制器-执行器网络通道里,随机数据包丢失采用满足Bernoulli分布的二进制切换序列来描述.在发生随机数据包丢失时,可采用闭环系统均方指数稳定的动态输出反馈控制器存在的充分性判据,并给出了基于线性矩阵不等式(LMI)的控制器求解方法,并通过一个仿真算例验证了控制器的正确性.     

有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性

主要讨论有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性. 基于迭代方法将有界丢包网络控制系统建模为一个跳变系统. 由于网络的复杂性, 跳变系统状态转移矩阵的部分元素无法获得, 因此, 我们考虑的这种情况更具有一般性. 并且本文考虑的丢包同时存在于前馈和反馈通道. 最后, 数值例子表明本文方法的有效性.     

不确定时滞网络控制系统的非脆弱控制器设计

研究了具有状态时滞的不确定网络控制系统的鲁棒非脆弱控制器设计问题。基于Lyapunov稳定性理论,给出使系统的状态反馈非脆弱控制器,并以线性矩阵不等式形式给出了系统的渐进稳定的充分条件,所得条件可以通过Matlab十分方便求解。     

Stabilizing Controller Design for Discrete‐Time Networked Control Systems under a Multiple‐Packet Sequential Transmission Policy

This paper considers both state feedback and output feedback stabilization problems for discrete‐time networked control systems under a multiple‐packet sequential transmission policy. It is shown that the dynamics of the considered multiple‐packet transmission networked control systems can be modeled as switched control systems. In addition, based on the multiple Lyapunov function approach, we show that stabilizing networked feedback laws can be obtained by solving linear matrix inequalities.     

数据包丢失的无线网络控制系统的故障检测

针对一类具有数据包丢失的无线网络控制系统,根据数据包丢失和未丢失的情况,同时结合无线网络控制系统数据传输过程中时延的特点,设计了具有时延补偿功能的鲁棒H∞观测器进行故障检测。当系统未发生故障且不存在未知扰动时,系统是稳定的,当存在未知扰动时,系统满足一定的H∞性能。为了及时检测系统的故障并减小系统故障的误报率,设计了残差评价信号,当系统发生故障,残差评价信号即刻超过指定值,系统检测出故障。所得结果通过仿真示例得到了验证。     

Fault Estimation for Nonlinear Networked Systems with Time‐Varying Delay and Random Packet Dropout

In this paper, the fault estimation problem is studied for a class of nonlinear networked control systems with imperfect measurements. A novel measurement model is proposed to take time‐varying delays, random packet dropouts, and the packet‐dropout compensation into consideration simultaneously. After properly augmenting the states of the original system and the fault estimation filter, the addressed fault estimation problem is converted into an auxiliary H_∞ filtering problem for a stochastic parameter system. In terms of matrix inequalities, a sufficient condition for the existence of the fault estimation filter is derived that depends on the packet dropout rate, the upper and lower bounds of time delays, and the size of the consecutive packet dropouts. Finally, a numerical example is provided to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

不确定有损网络控制系统的鲁棒镇定

The data packet dropouts phenomenon is usually inevitable when information transmitted among communication networks. In this paper, the robust stabilization problem for uncertain networked control systems with data packet dropouts is studied. First, an uncertain discrete-time switching system model is presented to describe these networked control systems. The stability equivalence is then proved between this switching system and an uncertain impulsive difference system. Moreover, a sufficient condition is obtained for the asymptotical stability of the nonlinear impulsive difference system. From this condition the robust stabilization problem is dealt with for the uncertain impulsive system. Main results are given in linear matrix inequalities. Finally a numerical example is given to illustrate the theoretical results.