丢包扰动环境下基于强化学习的最优输出调节

针对存在线性外部干扰和状态反馈过程中发生丢包的网络控制系统的跟踪控制问题,采用输出调节的思想,提出基于离轨策略强化学习的数据驱动最优输出调节控制方法,实现仅利用在线数据即可求解控制策略.首先,对系统状态在网络传输过程存在丢包的情况,利用史密斯预估器重构系统的状态;然后基于输出调节控制框架,提出一种基于离轨策略强化学习的数据驱动最优控制算法,在系统状态发生丢包时仅利用在线数据计算反馈增益,在求解反馈增益过程中找到与求解输出调节问题的联系;接着基于求解反馈增益过程中得到的与输出调节问题中求解调节器方程相关的参数,计算前馈增益的无模型解;最后,通过仿真结果验证所提出方法的有效性.     

基于Kalman滤波的网络丢包补偿器

针对网络控制系统中普遍存在的连续丢包问题,建立了网络控制系统状态反馈丢包补偿模型,提出了1种基于Kalman滤波的连续丢包补偿器算法。把具有数据包连续丢失补偿的网络控制系统描述为具有3个事件的异步动态系统,并且给出了系统稳定性的证明。该补偿器具有较高的预测补偿和抗干扰能力。仿真结果表明卡尔曼滤波连续丢包补偿器算法的有效性。     

基于啤酒发酵过程的时变轨迹输出反馈鲁棒模糊预测控制

考虑到实际生产中状态不易测量和设定值变化的情况以及系统本身的非线性特性,针对啤酒发酵过程温度控制系统提出了一种时变轨迹下输出反馈鲁棒模糊预测控制方法。在啤酒发酵罐温度系统的机理模型的基础上,建立包括不确定性和未知干扰的状态空间模型;通过设计模糊集,建立为具有加权系数的T-S模糊状态空间模型;并在状态变量的中引入输出跟踪误差,建立新型多自由度状态空间模型;并运用鲁棒模型预测控制方法优化参数不确定性问题,结合李雅普诺夫稳定性理论推导出线性矩阵不等式形式的稳定性条件,通过求解线性矩阵不等式中参数来计算对应子模型控制律,并对所设计的输出反馈控制器给定权值。通过仿真结果验证了提出方法的有效性和可行性。     

非参数控制系统的预测二次稳定性研究

首次提出预测二次稳定性概念 ,利用有界不确定对象的非参数模型描述和预测状态反馈 ,研究了系统预测二次稳定性 (predictivequadraticstability,PQS)成立的充分条件 ,给出了确定反馈阵的LMIs(linearmatrixinequali ties) ,并从理论上给出了严格证明 .讨论了存在I/O约束系统PQS成立的充分条件 ,证明了具有PQS稳定性对象的闭环全局稳定性 ,从理论上解决了一类建模简单、易于实现的预测控制系统的鲁棒稳定性问题 .     

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.     

状态反馈预测控制干扰解耦的研究

讨论状态反馈预测控制系统设计中的干扰解耦设计问题，给出了状态反馈预测控制系统干扰可解耦设计的充分必要条件。基于状态空间模型，给出了状态反馈预测控制系统设计参数——预测时域按干扰解耦设计的选取方法。它可改善控制系统的性能，提高控制系统的抗干扰能力。仿真结果表明了状态反馈预测控制系统干扰解耦设计的有效性。     

动态输出反馈鲁棒模型预测控制

研究了具有多包不确定性和有界噪声的系统的动态输出反馈鲁棒模型预测控制的综合方法.系统为准线性参数时变的,即系统时变参数在当前时刻精确已知,但在将来时刻未知.采用二次有界概念刻画扩展闭环系统的稳定性.本文主要创新在于提出了一种辅助优化方法,从而为下个采样时刻的主优化问题提供可靠的真实状态的界.通过连续搅拌釜式反应器控制系统验证了该方法的有效性.     

时滞系统基于观测器的H ∞模糊控制器设计

研究一类T-S模糊模型描述的非线性时滞系统的H∞控制问题.基于一种新的时滞独立稳定性准则,分别给出了经状态反馈和基于模糊观测器的输出反馈对系统进行H∞控制的方法.基于线性矩阵不等式的可解性,给出了H∞控制器存在的充分条件.仿真例子验证了所提出方法的有效性.     

带有随机时延的非线性网络控制系统的输出反馈镇定

考虑了一类非线性网络控制系统的输出反馈镇定问题.通过齐次马尔可夫链来描述采样器-控制器和控制器.执行器的时延,将网络控制系统建模为带跳非线性系统.利用Lyapunov方法和线性矩阵小等式技巧,得到了闭环系统随机稳定的充分条件,并给出了镇定控制器的设计方法.     

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.     

具有有界输入的网络控制系统时延独立稳定性

基于有界时延、无数据包丢失、传感器时钟驱动、执行器事件驱动,文章提出了用一个特定的实值函数来调节动态输出反馈控制器的输出以确保控制对象输入有界的方法,建立了具有分布时延、有界输入、动态输出反馈网络控制系统的非线性数学模型.用李雅普诺夫第二方法和线性矩阵不等式描述分析了系统的渐近稳定性,并推导出与时延无关的系统渐近稳定的充分条件.最后MATLAB仿真算例说明：稳定判据是可行的,有界输入的控制方法是有效的.     

面向数据包丢失补偿的网络化广义预测控制

针对网络化控制系统中存在的数据包丢失,考虑了基于状态空间模型的网络化广义预测控制问题;在假设反馈通道和控制通道的数据包丢失过程确定可知的情况下,提出了一种采用预测器和预测控制器分别补偿反馈通道和控制通道的数据包丢失对系统性能影响的方法,通过把广义预测控制问题转化为滚动线性二次型最优跟踪问题,基于动态规划给出了网络化广义预测控制器的设计方法,并基于Ricoati差分方程非负定解的单调性,给出了末端加权矩阵保证系统稳定性的充分条件,最后通过仿真验证了所提出方法的有效性.     

Dynamic Output Feedback Robust MPC With one Free Control Move for LPV Model With Bounded Disturbance

For a linear parameter‐varying (LPV) model which is a convex combination of several linear time invariant sub‐models, this paper considers the case when the combining coefficients are unknown (except being nonnegative and their sum being one). For this model with norm‐bounded unknown disturbance, an output feedback robust model predictive control (MPC) is proposed by parameterizing the infinite horizon control moves and estimated states into one free control move, one free estimated state (i.e., one control move and one estimated state as degrees of freedom for optimization) and a dynamic output feedback law. This is the first endeavour to apply the free control move and free estimated state in the output feedback MPC for this model. The algorithm is shown to be recursively feasible and the system state is guaranteed to converge to the neighborhood of the equilibrium point. A numerical example verifies the effectiveness of the proposed algorithm.     

有时延和数据包丢失的网络控制系统控制器设计

在同时考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题.基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法.Matlab数值算例说明了研究结果是有效可行的.     

时延加权融合技术的无线传感器网络控制

本文研究了无线传感器网络控制系统的建模、稳定性与控制器设计问题.首先建立一个新的无线传感器网络控制系统模型,然后提出一种用于多个传感器数据融合的时延相关加权均值方法,并通过系统建模及分析,把无线传感器网络控制系统稳定性问题转换成为具有多个传输时延和丢包现象的多传感器单控制器网络控制系统稳定性问题.并利用线性跳变系统理论...     

多包传输网络控制系统的自适应控制器设计

由于网络中数据包丢失的时变特性,网络控制系统的建模和控制器设计变得更加复杂。针对多包传输网络控制系统的包丢失问题,引入开关矩阵,利用容错的思想建立了多包传输网络控制系统的模型,更符合实际的包丢失特性。在此基础上,利用状态反馈自适应K调制的方法为该闭环网络控制系统设计了一种新型自适应控制器,使网络控制系统达到全局渐近稳定。与一般的控制器设计方法相比,该方法简单,并且能够根据包丢失的实时特性调整相应的控制器参数,从而提高要传输的信号的收敛速度,缩短稳定时间。最后仿真算例说明了该方法的有效性。     

基于量化依赖Lyapunov函数的有界丢包网络控制系统的保成本控制

研究了一类具有有界丢包的网络控制系统（Networked control systems，NCSs）的保成本控制问题，提出了一种包含量化反馈的网络控制系统数学模型，该模型将系统的镇定问题转化为镇定一系列子系统的鲁棒控制问题.在对网络控制系统的分析中，区别于常用的二次型Lyapunov函数，本文采用了一种新的且能够降低保守性的量化依赖Lyapunov函数方法.基于本文的Lyapunov函数，得到了充分考虑丢包过程的保成本控制器的设计方法.仿真算例验证了所给出方法的有效性.     

Stabilization of linear systems over networks with bounded packet loss and its use in model predictive control

This paper considers stabilization of discrete-time linear systems, where network exists for transmitting the sensor and controller information, and arbitrary bounded packet loss occurs in the sensor–controller link and the controller–actuator link. The stabilization of this system is transformed into the robust stabilization of a set of systems. The stability result for this system is specially applied on model predictive control (MPC) that explicitly considers the satisfaction of input and state constraints. Two synthesis approaches of MPC are presented, one parameterizing the infinite horizon control moves into a single state feedback law, the other into a free control move followed by the single state feedback law. Two simulation examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed techniques.     

网络控制系统随机稳定性研究

研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统随机稳定性问题. 本文用一个具有两个状态的马尔可夫链来描述数据通过网络传输时随机数据包丢失过程, 利用马尔可夫跳变线性系统理论, 将网络控制系统建模为一个具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统, 给出了在状态反馈控制下网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式形式的充分条件, 最后用一个仿真示例验证了该方法的有效性.     

Network-based feedback control for systems with mixed delays based on quantization and dropout compensation

This paper deals with the problem of feedback control for networked systems with discrete and distributed delays subject to quantization and packet dropout. Both a state feedback controller and an observer-based output feedback controller are designed. The infinite distributed delay is introduced in the discrete networked domain for the first time. Also, it is assumed that system state or output signal is quantized before being communicated. Moreover, a compensation scheme is proposed to deal with the effect of random packet dropout through communication network. Sufficient conditions for the existence of an admissible controller are established to ensure the asymptotical stability of the resulting closed-loop system. Finally, a numerical example is given to illustrate the proposed design method in this paper.