网络控制系统估计与控制问题及其解决方法

在网络控制系统中,传感器、传动器和控制器等部件需要通过一个数字通信网络来交换信息,而通信网络可能导致信息传输延迟、数据丢失等问题.因此,这篇文章主要讨论网络控制系统估计和控制所面临的一些问题及其解决方法.     

基于时滞系统模型的网络控制系统稳定条件

求解线性矩阵不等式或线性二次型Gauss问题的网络控制系统分析方法．给出的网络诱导时延渐进稳定条件具有很大的保守性．而且计算复杂．笔者将网络控制系统建模为时滞系统。应用新构建的Lyapunov泛函和矩阵范数不等式推导出一个网络控制系统网络诱导时延渐进稳定条件。给出了确定网络控制系统渐进稳定的最大网络诱导时延的简便数值线搜索算法．典型实例的仿真和对比分析的结果表明。该渐进稳定时延区间明显大于已有的方法．     

网络控制系统的预测控制算法研究进展

随着智能电网、大数据、云控制系统和遥操作系统等复杂网络控制系统的兴起，网络控制系统具有了广域、宽范围、大数据等新特点。因此，解决网络诱导的时延和数据丢包问题在复杂网络控制系统中更显重要。该文对网络诱导的时延和数据丢包进行了分析，对网络预测控制算法研究现状进行了分析和总结，并展望了网络控制系统未来的发展方向。该文旨在为复杂网络控制系统的预测控制提供理论基础和研究思路。     

Wifi技术在嵌入式横机控制系统中的应用

为了解决横机控制系统网络功能差、信息共享难的问题,将Wifi技术应用到横机的集散控制中.设计了以S3C2440A为微处理器、Windows CE为嵌入式操作系统的横机控制系统,并通过扩展Wifi无线模块,建立了横机控制系统和上位机之间的无线网络,提出了面向横机的Socket编程协议;进行了横机参数、花型等信息传递试验.试验结果表明,通过Wifi无线网络,能够实现上位机对嵌入式横机控制系统的集中监视、操作和管理.     

网络延时对网络控制系统的影响及其控制对策

随着网络控制系统理论及应用研究的不断进展，网络延时对网络控制系统的影响日益突出，它是恶化系统性能、导致信息不能准时到达、引起系统不稳定的重要因素．在对网络控制及其特点进行分析的基础上，研究了网络延时对网络控制系统的影响，并从减少网络延时的网络优化与调度策略、无模型智能控制策略、鲁棒控制策略等方面出发，对网络延时的控制对策进行了分析和探讨，为进一步有效地实施网络控制提供了可靠途径．     

重复控制系统的稳定性分析

在非圆数控车削加工等场合，需要伺服驱动单元执行重复性的工作，其输入为周期性的信号或指令，其输出要求能稳定无静差地跟踪这种周期性的输入信号.而重复控制对于周期性的信号和周期性的干扰具有较好的跟踪效果和抑制作用.从时域和频域两个角度对基于内模原理的重复控制系统的原理及稳定性进行了分析，同时对改进的重复控制系统的原理及稳定性也进行了剖析，揭示了重复控制的实质，最后对设计实例进行了稳定性分析，验证了重复控制系统以及改进的重复控制系统的稳定性.     

基于GSM和PSTN的城市泵站远程监控系统的开发

随着GSM网络和PSTN网络的不断发展,以这些网络为基础构建的远程控制系统受到重视.以某城市泵站远程监控系统为例,介绍了系统利用SMS短消息实现远程控制和报警信息的无线传输,从而实现对远程仪表、设备等的无线控制,数据采集、遇险报警等功能.另外,介绍了系统监控软件的设计方案、通信协议、主要流程图以及开发过程中需要注意的一些问题.     

并行网络控制系统服务质量管理

为解决网络控制系统因并行而导致的时延增大问题,协调并行控制效率与信息通信负荷,建立了网络控制系统并行化体系结构、质量衡量标准和服务质量管理模型.提出了基于控制器闲置时间的最大闲置时间最先(MvTF)的消息调度策略.以基于CAN总线的并行网络控制系统服务质量管理为例,建立了服务质量管理仿真模型,并将上述调度策略与单调速率调度策略进行了仿真比较.仿真结果表明,采用MVTF调度策略进行并行系统的服务质量管理能够有效提高网络控制系统的控制性能及网络利用率.     

网络控制系统的时延特性分析

在网络控制系统中，由网络产生的信息传输时延对系统的控制性能有重大影响.时延会降低系统的控制性能，使系统稳定范围变窄，甚至可能使系统不稳定.首先概述了网络控制系统及固有的特点，随后深入分析了网络控制系统中时延产生的原因以及采用随机访问和调度两类访问方式的控制网络中时延特性，阐明了时延对系统性能的影响，并通过实例给出了系统稳定时延和采样周期之间的约束关系.该约束关系可作为选择采样周期的参考依据.     

网络延时对网络控制系统的影响及其控制对策

随着网络控制系统理论及应用研究的不断进展,网络延时对网络控制系统的影响日益突出,它是恶化系统性能、导致信息不能准时到达、引起系统不稳定的重要因素.在对网络控制及其特点进行分析的基础上,研究了网络延时对网络控制系统的影响,并从减少网络延时的网络优化与调度策略、无模型智能控制策略、鲁棒控制策略等方面出发,对网络延时的控制对策进行了分析和探讨,为进一步有效地实施网络控制提供了可靠途径.     

带有随机时延和丢包的网络控制系统最优控制策略研究

通过对网络控制系统的结构分析,建立了带有时延和丢包的线性网络控制系统的数学模型.在此模型基础上,对二次型性能指标下的网络控制系统的随机最优控制问题进行了分析,获得了相应的最优增益和最优性能指标的表达形式.最后,通过仿真比较了不同丢包率下的网络控制系统的随机最优控制效果.Matlab仿真结果表明了随机最优控制算法的有效性和丢包率临界值的范围.     

基于事件驱动的无线网络控制系统的建模与控制

针对同时具有网络诱导时延与丢包的无线网络控制系统,研究了系统的建模与控制问题。考虑到系统随机时延可能大于一个采样周期且伴有连续丢包情况,结合基于事件驱动控制的思想建立了新的数学模型,并进一步给出了无线网络控制系统指数稳定的充分条件。最后用仿真实验验证了该方法的有效性。     

离散网络化控制系统的鲁棒H∞控制

提出了一种新的建模方式研究同时含有时变延时以及数据包丢失的离散网络化控制系统的鲁棒H∞控制问题。引入自由权矩阵并结合Lyapunov-Krasovskii方法推导出使得网络化控制系统鲁棒渐近稳定并满足具有H∞扰动衰减度γ的充分条件,自由权矩阵的引入可以很大程度上降低用传统固定权矩阵来分析网络化控制系统所带来的保守性。由于条件中非线性项的存在,利用锥补线性化的方法将其转化为基于线性矩阵不等式的非线性最小化的问题,并分别给出了求解最大延时以及次优γ的算法。仿真算例说明了本文建模方式的有效性和优越性。     

具有包丢失和时延的网络控制系统的随机稳定性

考虑了具有包丢失和网络诱导时延的网络控制系统的随机稳定性。首先通过引入等价时延的概念来描述数据包丢失的数目、网络诱导时延与采样周期大小之间的关系。然后将网络控制系统建模为离散时间跳变系统,其等价时延由Markov链控制。最后用线性矩阵不等式和随机稳定理论给出所得系统随机稳定的充分条件和动态的状态反馈控制器。数值算例验证了该方法的有效性和优越性。     

长时延Markov网络控制系统的随机最优控制

分析了网络控制系统中的Markov特性,在系统具有完全状态信息时,设计了在Markov变量调节下的长时延网络控制系统的随机最优状态反馈控制器;在系统具有部分状态信息时,设计了系统状态的最佳估计器及随机最优输出反馈控制器,在Markov变量调节下的长时延网络控制系统中分离定理依然成立。     

基于动态矩阵算法的水轮机调速系统网络控制

将网络控制系统应用于对水轮机的控制,针对网络控制中存在的丢包现象,提出基于动态矩阵的网络控制方法,降低了网络丢包对控制系统的影响.在对水轮机建立刚性水击线性模型的基础上,在truetime网络环境中分别采用动态矩阵和PID对其进行控制仿真,仿真结果表明,动态矩阵在水轮机网络控制中更具优越性.     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

具有多延时和不确定性的网络控制系统的滑模控制器设计

针对一类具有多状态延时和不确定性的单输入线性网络控制系统提出一种滑模控制SMC(Sliding Mode Control)的设计方案．通过假定一个虚拟状态，并把SMC和LQR(Linear Quadratic Regulator)结合起来．设计出的控制器能够保证整个闭环网络控制系统的稳定性。     

长时滞网络控制系统的Smith预估模糊PI控制器的设计

随着控制系统规模的不断扩大,控制网络的应用越来越广泛,由此产生了网络控制系统.在网络控制系统中由于网络带宽的限制,不可避免的使系统中存在网络所诱导的时延,它是导致系统性能下降甚至不稳定的一个潜在因素.针对网络所诱导的长时延,将Smith预估器应用到网络控制系统中,并通过与模糊PI控制方法相结合,构成Smith预估模糊PI控制器,设计出的控制器使闭环系统具有较好的性能和稳定性,并对于模型失配的情况具有较高的鲁棒性.仿真结果表明了所提出方法的有效性.