网络调度中的能控性与能观性研究

为了研究网络调度对能控性与能观性的影响,对输入、输出通道都存在通信约束的网络控制系统的调度进行建模;利用通信序列表示通道的调度情况,最终将模型转化为离散切换系统;在静态调度下,利用循环不变子空间理论及其相关的性质,给出了网络控制系统能控性、能观性成立的充要条件,并给出了原有控制系统与经网络静态调度后的系统之间能控性、能观性的关系;最后用仿真实例说明了所提结论的正确性。     

网络控制系统的能控性和能观性

给出了网络控制系统的定义，并基于线性时不变系统的被控对象，建立了传感器为时钟驱动，控制器和作动器为事件驱动时长时滞网络控制系统的数学模型，对网络控制系统的均值能控、均方能控、均值能观及均方能观作了定义，得到了网络控制系统能控的充分或必要条件及能观的充要条件．     

布尔控制网络的能控性与能观性

利用矩阵的半张量积,布尔控制网络被转化为离散时间系统.本文从离散时间系统的结构矩阵出发,讨论了逻辑控制系统的能控能观性条件,得到了一个新的能控性条件.新的条件简化了原有能控性矩阵的计算复杂性,矩阵的最高阶数由原来的2m+n降到了2n.另外,还得到了检验布尔控制网络能观性的条件.与原有条件相比,新的条件更容易计算检验.最后,给出一个实例,检验给出的能控能观性判断条件的正确性.     

关于布尔控制网络的能观性和能检性的研究现状

布尔(控制)网络是模拟基因调控网络有效的数学模型.该模型将细胞内(或特定一个基因组内)基因与基因之间的相互作用关系量化,系统的状态和函数直接反应基因表达、复制、转录等生命活动,在新的数学工具矩阵半张量积的帮助下,取得了许多优秀成果.近些年,国内外病毒疫情频发,对全球各个方面造成巨大的冲击和损失,病毒检测技术是战“疫”中非常重要的一个环节.鉴于此,总结近年来矩阵半张量积在布尔(控制)网络的能观性和能检性方面取得的一些成果,以便更多学者关注这类问题和方法.首先回顾能观性和能检性的发展历程;然后,从理论角度分析并用网络图呈现4种能观性与3种能检性之间的关系,整理在布尔网络和布尔控制网络中相关的一些重要成果,包括状态反馈、输出反馈、含干扰、含切换等多种情形;最后通过简述能观性和能检性的应用现状展望其未来发展.     

复杂网络能控性鲁棒性研究进展

研究复杂网络能控性鲁棒性对包括社会网络、生物和技术网络等在内的复杂系统的控制和应用具有重要价值.复杂网络的能控性是指:可通过若干控制节点和适当的输入,在有限时间内将系统状态驱动至任意目标状态.能控性鲁棒性则是指在受到攻击的情况下,复杂网络依然维持能控性的能力.设计具有优异能控性鲁棒性的复杂网络模型和优化实际网络的能控性鲁棒性一直是复杂网络领域的重要研究内容.本文首先比较了常用的能控性鲁棒性定义及度量,接着从攻击策略的角度分析了3类攻击的特点及效果,包括随机攻击、基于特征的蓄意攻击和启发式攻击.然后比较了常见模型网络的能控性鲁棒性.介绍了常用优化策略,包括模型设计和重新连边等.目前的研究在攻击策略和拓扑结构优化方面都取得了进展,也为进一步理论分析提供条件.最后总结全文并提出潜在研究方向.     

感应电动机系统的能控性与能观测性分析

分析了感应电动机系统的能控性与能观测性。结果表明系统是弱能控与弱能观的。而且,采用非线性状态反馈解耦控制和非线性坐标变换后的局部闭环解耦线性系统是能控与能观的。     

广义系统的能控、能观性判别条件

该文讨论广义系统能控、能观性问题,给出了广义系统能控和能观性一种新的判别条件.     

对称非线性控制系统的能控性

本文采用微分几何方法,研究了具有对称结构的非线性控制系统的能控性。本文证明:若对称非线性控制系统在某点能控,那么该系统在此点所属的轨道上的所有点均能控。     

非线性控制系统的特性（I）

本文采用与线性系统理论相比较的方法，阐述非线性控制系统理论。文中通过一些例子来分析非线性控制系统在能控性，能观性，抗干扰性，解耦和稳定性等方面的特性，从而进一步说明非线性控制系统理论在提法，论述和结论上的特点。第一部分介绍非线性系统的能控性和能观性。     

随机系统的能稳性和精确能控性的关系

研究了随机系统的能稳性和精确能控性的关系,象确定性情形一样,我们证明了在随机情形下,精确能控性蕴涵着的能稳性。     

网络控制系统的控制器设计方法概述

网络时延是网络控制系统（NCS）中存在的基本问题,克服网络时延的影响是设计网络控制系统的控制器首先要解决的问题。为此分别从短时延网络控制系统和大时延网络控制系统2个方面,重点分析了近年来网络控制系统控制器设计的研究现状和成果,总结了现有的研究方法,讨论了最新研究进展,指出存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

基于网络控制系统平均时延的模糊控制器设计

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,提出一种新的具有随机时廷的网络控制系统的建模方法--离散T-S模型,并在此基础上应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)研究系统的稳定性问题,给出了基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例验证了该控制方法能使具有时延的网络控制系统稳定.     

网络控制系统的时延预估器及稳定性分析

针对网络控制系统中网络延时对系统的影响,分析了两种网络延时的特点,建立了网络时延预估模型,重点对从控制器到执行器的网络延时的不确定性进行了预估分析,进而将不确定性延时的网络控制系统转换为确定时延时,并且通过分析系统的时滞离散方程的矩阵特征值的特性,给出了离散系统方程的稳定性条件。最后通过数值例子验证了该方法的有效性。     

基于输出反馈的不确定NCS鲁棒容错控制

研究了一类具有网络诱导时延和参数不确定性网络化控制系统鲁棒容错控制问题.基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性对系统的影响,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用输出反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生故障时仍渐进稳定的充分条件,并以求解线性矩阵不等式组给出了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.     

具有随机长时延的网络控制系统保性能控制

本文研究了一类具有随机长时延离散时间网络控制系统(NCSs)的建模和保性能控制问题.用两个马尔可夫链分别来描述反馈通道和前向通道的网络诱导时延,基于采用现有最新数据的原则,将闭环NCS建模成一个与当前时刻和过去时刻网络诱导时延有关的马尔可夫随机时滞系统.应用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫方法得到了闭环NCS随机稳定且具有二次性能指标上界的充分条件,并给出了状态反馈保性能控制器的设计方法.最后,通过数值算例验证了本文方法的有效性.     

Modelling and robust stability of networked control systems with packet reordering and long delay

In this article, modelling and robust stability of networked control systems (NCS) are discussed. Considering the existence of packet reordering and network-induced delay, a new mathematical model of NCS whose network-induced delay is longer than one sampling period is obtained, which can fully describe packet reordering and effectively eliminate the impact of packet reordering on the performance of NCS such that the newest control input can be executed by the actuator. Based on this model, the time-varying NCS is converted into an uncertain discrete linear system with multi-step delay in terms of matrix theory. Furthermore, a sufficient condition for robust stability of NCS is presented. Linear matrix inequality approach has been employed to solve the controller design problems. Numerical examples are compared with previous schemes to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

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.     

A robust control approach to stabilization of networked control systems with time-varying delays

The stabilization problem is studied for networked control systems (NCSs) with time-varying delay that may be larger than one sampling period. By considering state feedback controllers, the closed-loop NCS is described as a switched delay system, which is then represented as an interconnected feedback system. A sufficient BIBO stability condition is derived for the closed-loop NCS by using the small gain theorem and the average dwell time technique. Design procedures for the BIBO stabilizing controllers are also presented. An example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

网络化控制系统的研究现状与展望

随着网络技术的发展,网络化控制系统日益成为人们关注的课题,特别是目前工业以太网所取得的进展引起人们广泛兴趣。介绍了网络化控制系统的发展过程,在综述网络化控制系统研究现状的基础上,对网络化控制系统的建模、状态估计、信息时延、调度算法、通信约束等方面进行了深入分析,并对其中的建模、网络信息调度的最优化、网络环境下控制理论研究、应用研究等方面的未来发展作了展望。     

一类具有状态反馈NCS的H∞优化控制

研究一类网络控制系统(NCS)的H∞优化控制问题.状态反馈是兼顾系统性能和敏感性的最有效的控制方式,因此,针对一类不确定时延和有限能量干扰输入的状态反馈NCS,将其建模为不确定的线性时滞系统,并利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)研究H∞优化控制问题.首先给出NCS的鲁棒稳定的充分条件;然后给出NCS状态反馈次优和最优H;∞控制律的设计方法.仿真结果表明了该方法的可行性和有效性.

Abstract：

The H∞ optimal control problems of a class of networked control systems(NCS) is studied. The statefeedback is the most effective control mode, which combines system function and sensibility. Therefore, a class of state-feedback NCS with uncertain time-delay and limited energy disturbance input is modeled as the uncertain linear time-delay system. Then by using the Lyapunov theory and LMI, the problems about the H∞ optimal control are researched. The sufficient condition is first given for the robust stability of networked control system, and then the design methods of NCS state-feedback suboptimum and optimum H∞ control laws are obtained consequently. The simulation results show the feasibility and effectiveness of the results.