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.     

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。     

基于快速输出采样反馈的网络控制系统滑模控制

针对网络控制系统的网络诱导时延问题,提出了一种新的滑模控制方法。通过快速采样被控对象输出,建立了具有线性时不变被控对象的网络控制系统的离散模型。在此基础上,用极点配置法给出了滑模切换面参数,设计了输出反馈离散滑模控制器。仿真结果验证了该控制方法的有效性。     

基于干扰信号引起数据包丢失的网络控制系统的最优预见控制

该文研究的是一类干扰信号引起的系统丢包的预见控制问题。首先把干扰信号项加入离散时间线性系统,并根据实际问题的特点重新建立模型。系统丢包信息完全包含在新的模型里,这样就彻底实现了干扰信号引起系统丢包问题的数学描述。然后对新的模型应用预见控制理论,我们将外部干扰加入到原状态变量中构造出一个扩大系统(或称增广系统),引入性能指标函数,即可获得完全的最优控制模型并实现最优预见控制。最后对一个有干扰信号的模型进行数值仿真,验证了本文理论的正确性。     

基于干扰信号引起数据包丢失的网络控制系统的最优预见控制

该文研究的是一类干扰信号引起的系统丢包的预见控制问题。首先把干扰信号项加入离散时间线性系统,并根据实际问题的特点重新建立模型。系统丢包信息完全包含在新的模型里,这样就彻底实现了干扰信号引起系统丢包问题的数学描述。然后对新的模型应用预见控制理论,我们将外部干扰加入到原状态变量中构造出一个扩大系统（或称增广系统）,引入性能指标函数,即可获得完全的最优控制模型并实现最优预见控制。最后对一个有干扰信号的模型进行数值仿真,验证了本文理论的正确性。     

具有数据包丢失的网络控制系统保性能控制

本文研究了一类具有数据包丢失的网络控制系统(NCSs)的建模和保性能控制问题.通过用两个马尔可夫链分别来描述前向通道和反馈通道的丢包过程,将闭环网络控制系统建模成具有两个模式的马尔可夫随机切换系统.基于线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫方法得到了闭环系统随机稳定的充分条件,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本文结果的有效性.     

基于模型预测控制的网络控制系统设计

网络随机时延和数据包丢失问题,直接影响了网络控制系统的性能指标.针对上述问题,提出了一种基于模型预测控制的网络控制设计方法,根据网络数据传递次序重新设计了DMC的控制时序,使其更适用于网络环境下的实时控制.仿真结果表明了该方法的有效性.     

具有时变时滞和多包丢失的网络控制系统量化H∞控制

研究了具有时变时滞与多数据包丢失的网络控制系统(networked control systems,NCSs)的量化H∞控制问题.同时考虑传感器-控制器间的测量通道及控制器-执行器间的控制通道的多数据包丢失,并将其用满足Bernoulli分布的随机变量来表示.控制输入信号和测量输出信号分别在传感器和控制器两侧进行对数量化,量化误差描述为扇区有界不确定性.利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,得到了使得闭环NCSs满足一定H∞性能指标的均方意义下指数稳定充分条件,并给出了基于观测器的时滞相关控制器设计方法.最后,通过实例证明了该方法的有效性.     

网络控制系统稳定性研究

综述了目前网络控制系统的研究现状,介绍了随机延迟问题、数据包丢失问题和多通道输出问题的建模以及各种控制策略.在此基础上,分析了网络控制系统稳定性研究中尚待解决的问题以及一些新的研究方向.     

Output‐feedback‐based sliding mode control for networked control systems subject to packet loss and quantization

In this paper, observer‐based sliding mode control is considered for networked control systems subject to quantization, in which packet dropout may happen when the measurement output is transmitted from the sensor to the controller. Firstly, a compensating scheme is proposed to deal with the effect of packet loss modelled as a Bernoulli process. Then, by means of available output information and state observer, the desirable sliding mode controller is designed. Furthermore, both the reachability and the stochastic stability of sliding mode dynamics can be attained and the corresponding sufficient conditions are derived. Finally, numerical simulation results are provided to illustrate the proposed control law.     

Sliding mode control for switched systems subject to successive packet dropout

In this work, the problem of sliding mode control is considered for a class of uncertain switched systems in which the data dropout may happen when the state information is transmitted from the sensor to the controller. Besides, the input matrix for each subsystem is not necessarily the same. First, a common sliding surface depending on dropout probability is constructed by means of a weighted sum approach of the input matrices. And then, a sliding mode controller based on the estimator of the lost signal is designed. It is shown that both the reachability of sliding surface and the stability of sliding mode dynamics can be guaranteed, simultaneously. Finally, a numerical simulation example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

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.     

具有数据包丢失及多包传输的网络控制系统稳定性

在分析网络数据包丢失和多包传输原因的基础上,研究存在数据包丢失和多包传输的网络控制系统稳定性问题.根据网络数据包丢失模型,提出了信号传输成功率应满足的系统指数稳定性条件,并依据具有事件概率限制的异步动态系统理论建立了多包传输网络控制系统模型,给出了判定系统指数稳定性的充分条件.仿真示例验证了上述判定系统稳定性条件的有效性.     

Time delay and packet dropout compensation for networked control systems: a linear estimation method

This article studies the problem of H _∞ controller design for networked control systems (NCSs) with time delay and packet dropout. A linear estimation-based time delay and packet dropout compensation method is proposed. The delay switching-based method is presented to deal with the variation of time delay, and H _∞ controller design is presented for NCSs with packet dropout compensation by using linear matrix inequality (LMI)-based method. Then the combined delay switching and parameter uncertainty-based method is presented to model the variation of time delay, and H _∞ controller design is also presented. The simulation results illustrate the effectiveness of the newly proposed linear estimation-based time delay and packet dropout compensation.     

通信受限网络控制系统的H∞ 控制

针对一类通信受限的网络控制系统,研究其随机稳定性和 ∞控制问题.考虑到系统存在随机丢包、时延、对数量化和概率传感器故障等因素,提出一种新的网络控制系统模型.基于Lyapunov稳定性理论,得到了系统随机稳定性的充分条件,并利用线性矩阵不等式技术,给出了系统 ∞控制器的设计方法.数值仿真算例验证了所得结论的有效性.     

Sliding mode control for a class of nonlinear discrete-time networked systems with multiple stochastic communication delays

In this article, a sliding mode control problem is studied for a class of uncertain nonlinear networked systems with multiple communication delays. A sequence of stochastic variables obeying Bernoulli distribution is applied in the system model to describe the randomly occurring communication delays. The discrete-time system considered is also subject to parameter uncertainties and state-dependent stochastic disturbances. A novel discrete switching function is proposed to facilitate the sliding mode controller design. The sufficient conditions are derived by means of the linear matrix inequality (LMI) approach. It is shown that the system dynamics in the specified sliding surface is robustly exponentially stable in the mean square if two LMIs with an equality constraint are feasible. A discrete-time SMC controller is designed that is capable of guaranteeing the discrete-time sliding-mode reaching condition of the specified sliding surface. Finally, a simulation example is given to show the effectiveness of the proposed method.     

具有快变时延和丢包的网络控制系统镇定

对一类网络控制系统,研究了变时延和数据丢包对闭环系统稳定性的影响.基于Lyapunov-Krasovskii方法,给出了闭环系统的稳定条件,该条件不依赖于时延变化率的上界.通过求解一个适当的线性矩阵不等式(LMI)得到控制增益矩阵,求解时不需要对矩阵的结构进行限制,也不必使用重复迭代.最后,给出了一个数值例子以说明方法的有效性.