具有长时延和数据包丢失的NCS的分析与建模

针对网络控制系统中普遍存在的网络诱导时延和数据包丢失问题,在考虑模型中存在噪声和数据包时序错乱的情况下,利用网络控制理论,分析系统具有网络诱导时延和数据包丢失的特性.基于一定的数据包丢失率和随机时延,系统被建模为由结构事件率约束的异步动态切换系统.通过算例验证方法的有效性,该成果对研究NCS具有重要意义.     

网络控制系统的补偿预估器设计及稳定性分析

针对网络控制系统中的网络时延和数据包丢失问题,提出了在网络控制系统的控制器节点使用补偿预估的方法,以提高控制系统的性能.补偿方法针对网络时延,预估方法针对数据包丢失.通过构造增广状态向量,建立了统一的系统模型,当时延小于一个采样周期且数据包传输率一定时,将使用了补偿预估方法建模的该系统看作是具有两个事件的异步动态系统,并推导出系统指数稳定的充分条件.仿真结果表明,所提出的方法能有效提高控制系统的性能.     

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。     

比例积分输出反馈网络控制系统的稳定性

研究有数据包丢失的比例积分输出反馈网络控制系统的指数稳定性和控制器设计．将有时延和数据包丢失、无时延和有数据包丢失等情形的比例积分输出反馈网络控制系统建模为异步动态系统．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提出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和比例积分输出反馈控制器设计方法．通过数值算例说明指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的．     

多包传输动态输出反馈网络控制系统指数稳定性

研究在传感器与控制器间的多包传输网络控制系统的指数稳定性和控制器设计问题.将有时延和有数据包丢失、无时延和有数据包丢失两情形的多包传输动态输出反馈网络控制系统建模为异步动态系统.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,提出多包传输网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法.数值例子说明指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的.     

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。     

同时数据包丢失和时延的NCS 分析与设计

针对同时存在网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统, 提出了新的建模方法。在数据包丢失率 一定时, 根据更新控制器采用的信息不同, 采用了两种不同的问题解决方案, 分别建立了网络控制系统的动态系统 模型, 并分析了网络控制系统的指数稳定性, 通过仿真实例验证了结论的正确性     

网络控制传输时延的补偿控制方法研究

针对网络控制系统具有不确定时延的特性,利用广义预测控制算法对不确定时延的超强适应性,同时结合缓冲区、事件时间混合驱动以及时间标志信息提出一种解决网络随机传输时延、时序错乱和数据包丢失的综合补偿控制方案,从而有效地克服系统在实际运行过程中存在的不确定性问题,取得了很好的控制效果．仿真结果验证了该方案的有效性．     

网络控制传输时延的补偿控制方法研究

针对网络控制系统具有不确定时延的特性,利用广义预测控制算法对不确定时延的超强适应性,同时结合缓冲区、事件时间混合驱动以及时间标志信息提出一种解决网络随机传输时延、时序错乱和数据包丢失的综合补偿控制方案,从而有效地克服系统在实际运行过程中存在的不确定性问题,取得了很好的控制效果．仿真结果验证了该方案的有效性．     

分数阶ＰＩＤ控制在网络控制系统中的应用

分数阶PID控制器较传统整数阶PID控制器增加了2个可调参数,使得其控制器的设计更加灵活,控制性能更加优良．针对网络控制系统（NCS）中的时延以及数据包丢失问题,提出对系统采用分数阶PID控制方法进行补偿,利用MATLAB／TrueTime仿真工具箱对NCS进行仿真研究．仿真实验结果表明,采用分数阶PID控制方法可以对时延以及数据包丢失问题进行有效的补偿,且控制效果明显优于整数阶PID方法．     

一类不确定网络控制系统的鲁棒容错控制

针对一类具有网络诱导时延和传感器故障或执行器故障的不确定网络控制系统,研究基于不确定状态反馈的鲁棒容错控制器设计方法.针对具有不确定性参数的被控对象模型,考虑网络诱导时延对系统的影响,分别引入传感器失效开关矩阵和执行器失效开关矩阵,建立基于不确定状态反馈控制器的闭环故障网络控制系统模型,采用Lyapunov方法给出闭环故障网络控制系统对传感器失效或执行器失效具有完整性且对参数不确定性具有鲁棒性的充分条件.最后通过仿真实例验证了该方法的有效性.     

一类带有不确定性网络控制系统的稳定性分析

在网络控制系统中，由于网络环节的引入而产生的延时将是影响控制系统性能和稳定性的主要因素．针对此问题作了深入地研究，讨论了一类含参数不确定性的线性连续系统模型，给出了网络控制系统鲁棒稳定的充分条件．其结果通过仿真实例说明。     

网络控制系统的鲁棒控制器设计研究

针对网络控制系统（NCS）的基本问题——网络诱导时延与数据丢包现象进行建模，同时考虑了被控对象存在不确定性时的鲁棒镇定问题。基于时滞系统理论的时滞依赖方法，给出了NCS鲁棒镇定的充分条件，结论描述为尊性矩阵不等式形式。利用此结论可求出使NCS鲁棒镇定的最大允许网络诱导时延（MADB）。最后的数值例子证明了本文算法的有效性。     

一类基于观测器的短时延网络控制系统的建模和稳定性分析

针对一类不确定的短时延网络控制系统,利用全阶状态观测器作为对网络诱导时延的补偿,定义了一个新的状态变量,得到了短时延网络控制系统的离散模型．根据Lyapunov稳定性理论和矩阵知识,给出 该闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式的可行解给出了状态反馈控制律．仿真结果表明该方法有效可行．     

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.     

Application of Improved Fuzzy Controller in Networked Control System

1 Introduction Feedback control systems in which the control loops are closed through network are called net- worked control system (NCS). Each component of the system, such as sensor, controller and actuator, exchanges information through the real-time network to complete the control task together [1–3]. Compared with the traditional control systems, the NCS has many advantages such as low cost, reduced wiring, simple installation and maintenance, and high reli- ability. Therefore, the re…     

网络控制系统的滑模控制器设计

针对网络控制系统中的网络诱导时延问题，设计了具有指数趋近律的滑模变结构控制器，并对其稳定性进行了分析，同时给出了系统的最大允许时延。仿真结果验证了该设计方法的可行性和有效性。     

网络控制系统最优滑模控制器设计

针对网络控制系统中的网络诱导时延及不确定性因素,设计了有较强鲁棒性的滑模控制器。为了简化系统的设计,首先,利用线性变换将原时滞系统转化为无时滞不确定性系统,基于变换后的系统进行滑模控制器的设计。结合二次型性能指标最优控制方法,给出了线性无时滞系统最优滑模的综合设计方法。选择的控制律能保证系统在有限的时间内到达滑模面,并能有效的削弱抖振。最后对其稳定性进行了分析,给出并证明了原系统渐近稳定的充分条件。仿真验证了该方法的可行性和有效性。