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.     

不确定时延网络控制系统的建模与稳定性分析

针对不确定时延的网络控制系统,传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,将系统建模为一类不确定性的线性离散系统．通过构造李雅普诺夫函数,结合线性矩阵不等式(LMI)的有关知识,对系统的稳定性进行分析,给出了系统稳定的充分条件．给出算例,用MATLAB进行仿真,证明了结论的有效性．     

不确定采样周期输出反馈网络控制系统的稳定性

为研究基于模型的输出反馈网络控制系统在传输时延情况下的稳定性,以得到固定时延系统采样周期的最大波动范围,在系统中,采用状态观测器及内设模型估计采样时刻之间被控对象的状态,并充分利用系统结构和在采样点状态更新的信息。针对不存在丢包和存在丢包的情况,通过由采样周期、被控对象与模型参数构造的稳定性判别矩阵给出了使网络控制系统渐近稳定的充分条件。通过仿真示例验证了充分条件的正确性。     

不确定时延网络控制系统的建模与稳定性研究

针对网络控制系统(NCS)中存在的不确定性长时延问题,讨论和分析了系统的建模和稳定性问题。假设网络控制系统的传感器采用时间驱动,执行器与控制器采用事件驱动,传感器的数据采用单包传输,网络控制系统可建模为一类线性离散时延系统。根据Lyapunov稳定性理论,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于相应的线性矩阵不等式(LMI)可行解,求解出状态反馈控制律。仿真结果说明了此方法的有效性。     

一类长时延网络控制系统的无源控制

目的将无源控制引入网络控制系统,研究一类长时延网络控制系统的无源控制问题.方法运用线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov理论,推导闭环系统渐近稳定且满足无源性的充分条件及无源控制器的设计方法.结果提出了一类长时延网络控制系统的模型,分析了闭环系统渐近稳定且满足无源性的充分条件,并给出无源控制器的设计方法.结论通过设计无源控制器,使长时延网络控制系统的性能有了很大改善,通过Matlab数值仿真算例,证明了分析方法和结论的有效性.     

一类时延网络控制系统的H∞控制

目的针对多时延的网络化控制系统的特点。建立了具有有限能量外部扰动的多时延网络控制系统模型，对其H∞性能加以了分析和研究，并验证所取得的理论成果．方法运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式，对其H∞性能及控制器的设计进行了理论分析，运用消元法将其所得不等式线性化。在此基础上给出H∞控制器的具体求法．结果提出了有扰动的多时延网络控制系统的模型，分析了H∞性能，设计了y-次优输出反馈H∞控制器，得到了系统的γ-次优输出反馈H∞控制器的存在条件及具体求法．结论将传感器到控制器以及控制器到执行器的时延分开考虑。这样更加符合网络传输的实际情况，通过设计控制器，使具有扰动的多时廷网络控制系统性能有很大的改善，通过Matlab仿真证明该控制器行之有效。故该算法具有较重要的理论意义和一定的应用价值．     

不确定奇异随机分布系统的故障诊断和容错控制

针对带有概率密度函数逼近误差的非高斯不确定奇异随机分布控制系统提出鲁棒故障诊断算法,在有模型不确定性和概率密度函数逼近误差的情况下设计故障诊断观测器估计故障信息。故障发生后,利用故障信息重构跟踪控制器使得输出概率密度函数仍能够跟踪期望概率密度函数。利用李雅普诺夫稳定性理论分析观测误差动态系统、闭环控制系统和跟踪误差动态系统的稳定性,相应的增益矩阵由线性矩阵不等式求解。仿真实例验证了算法对时变故障的有效性。     

一类不确定采样控制系统鲁棒控制器的设计

针对一类不确定采样系统进行了鲁棒控制器的设计，给出采样系统的最优鲁棒控制 器及其存在的充分条件，并将该充分条件转化为一类极大极小的优化命题，在此基础上求出系 统具有最小增益的最优鲁棒制器．从实例的分析中可以看出，系统控制器的增益有较明显的 降低．     

不确定滞后扳手劲竞赛系统的优化控制

对于网络化控制系统,不确定的时延使得控制系统稳定性和动态性能急剧下降.本文基于Lyapunov函数和线性矩阵不等式,导出了闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件.以扳手劲竞赛控制系统为实验平台,并应用socket技术,建设优化控制器,经抗外部扰动仿真及实验证明,本文的策略有效可行,能够很好地提高网络控制系统的动态性能.     

不确定时滞系统的鲁棒容错控制

讨论线性时滞系统,不确定时滞系统的容错控制问题,给出了系统对传感器,执行器失效时具有完整性的充分条件．     

具有随机长时延与丢包的网络控制系统的随机稳定与镇定

对于带有随机性丢包和长时延的网络控制系统,设随机丢包过程为服从有上限的马尔可夫随机过程,随后在离散网络控制系统模型的基础上将随机丢包的网络控制系统建模为带有马尔可夫跳变参数的离散网络控制系统模型。之后将具有随机性丢包和有上限的随机长时延建模为带有长时延的马尔可夫跳变系统。在已有的关于时延马尔可夫跳变系统的基础上,运用Lyapunov函数和LMI进行稳定性分析并提出随机稳定的条件,用锥补线性化方法设计了镇定控制器,最后仿真算例验证了其有效性。     

一类不确定非线性系统的最优控制

应用非线性系统精确线性化方法,将一类满足一定条件的不确定非线性系统最优控制问题变换成一种参数不确定线性系统的二次型最优调节器问题,从而求得原系统的最优控制,设计例子及仿真验证了本文方法的正确性。     

随机区间时延的网络控制系统控制器设计

针对网络控制系统中网络存在时延问题,采用随机时延建模方法,将不同负载情况下的时延表示成区间变量,通过具有范数有界不确定性的离散Markov跳变系统描述系统模型,进行系统的随机稳定性分析,基于线性矩阵不等式设计状态反馈控制器.最后通过数值仿真验证控制器设计算法的有效性.     

网络化控制系统的研究综述

通过实时数据通信网络形成闭环回路的控制系统称为网络化控制系统(NCS)。文章系统地阐述了网络化控制系统的产生和发展,分析了网络化控制系统的特性。通过对当前的研究现状分析着重介绍了网络控制系统的控制方法,最后对网络化控制系统的未来发展作了展望。     

Fault Tolerant Synchronization for a General Complex Dynamical Network with Random Delay

一般随机时延耦合复杂动态网络的容错同步

王超,樊春霞,巩伦赛

（南京邮电大学自动化学院）

创新点说明：

针对一般复杂动态网络,考虑网络节点间发生随机时延,通过设计同步控制器使网络节点达到同步;进一步考虑所设计的同步控制器存在传感器故障,利用容错控制理论,改进外部控制器,使得网络节点状态在容错同步控制器作用下再次达到同步。

研究目的：

本文主要解决了存在传感器故障的的随机时延耦合复杂网络的同步控制。

研究方法：

本文在理论推导过程中主要使用了容错控制理论、随机分析方法以及李雅普诺夫稳定性定理;在仿真模块主要使用了Matlab仿真软件。

结果：

本文针对带有传感器故障的随机时延耦合复杂网络,研究设计出容错同步控制器使得网络节点状态达到同步。

结论：

1、本文研究随机时延耦合复杂网络的同步问题,而不是简单的带有固定时延复杂网络的同步控制,符合目前绝大多数网络特性,具有普遍性和现实意义;

2、基于随机时延耦合复杂网络的同步控制问题,同时又考虑了外部控制器中可能存在的传感器或是执行器故障,充分考虑了现实系统中的各种不确定性;同时使用容错控制理论与网络同步控制相结合,改进同步控制器,提高网络同步能力,十分具有研究意义。

关键词：复杂网络同步,容错控制,随机时延,传感器故障