基于网络QoS的网络化控制系统保性能控制

研究存在时延和丢包的非理想网络传输情况下的网络化控制系统的保性能控制问题,得到了在非理想网络传输情况下的网络化控制系统存在保性能控制律的充分条件,提出了基于网络服务质量(QoS)的网络化控制系统的保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法.通过仿真实例验证了该方法的有效性.     

具有传感器故障的网络控制系统保性能可靠控制

基于存在时延和丢包的网络传输环境,针对具有参数不确定性的网络化控制系统,研究了其在传感器故障条件下的保性能可靠控制问题.根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,推导出使闭环网络控制系统在传感器故障条件下渐近稳定且保证综合性能指标满足要求的充分条件,并利用LMIs提出了保性能可靠控制率的设计方法.该控制算法在提高网络化控制系统可靠性的同时有利于系统综合体性能的优化.数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.

     

网络化控制系统综合控制方法研究

在阐明网络化控制系统采用兼顾控制系统性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)的控制方法的必要性和可行性的基础上,提出了一种能够兼顾控制系统QoP和网络QoS的网络化控制系统综合控制方法,并对其工作机理进行分析.在对目前相关的研究工作进行分析总结的基础上,提出了一种基于网络化控制系统综合控制方法的控制模型,最后通过一个数字仿真实例说明了该模型的有效性.

     

针对时间距离约束的网络化控制系统带宽调度策略

网络化控制系统是一种具有时间距离约束的硬实时系统.根据该特点,在深入分析网络化控制系统时间距离约束关系的基础上,提出一种针对时间距离约束的网络化控制系统带宽调度策略.该策略能够更有效地与网络化控制系统的控制算法相配合,同时兼顾控制系统控制性能和网络服务质量,优化系统总体性能.最后通过仿真实例说明了该策略的有效性.

     

Lurie网络化控制系统的保性能控制

以不确定Lurie系统作为被控对象,研究其在网络环境下的保性能控制问题.在同时考虑随机网络诱导时延和数据丢包的情况下,建立不确定Lurie网络化控制系统模型,利用Lyapuniv方法分别给出了存在结构不确定性和范数有界的不确定性时,Lurie网络化控制系统保性能控制器的设计方法.所得结果是以线性矩阵不等式的形式给出的,便于数值求解.最后以数值实例说明了所提出方法的可行性和有效性.

     

基于QoS的网络化控制系统H∞保性能控制

在具有时延和丢包的非理想网络传输情况下,研究了存在外界干扰且具有参数不确定的网络化控制系统H∞保性能控制问题。根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,证明了网络化控制系统存在H∞保性能控制律的充分条件,提出了一种基于网络服务质量的网络化控制系统H∞保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

网络化控制性能与带宽调度协调优化设计及其仿真

基于网络化控制系统是具有延迟约束的实时系统,首先建立了保证网络控制性能的延迟约束模型,以此为基础提出满足上述延迟约束的带宽调度策略,以兼顾控制系统控制性能和网络系统服务质量;利用时间需求分析,给出在该策略下的周期、偶发与非周期等３种网络数据的可调度条件及延迟估计的算法,给出调度策略与保证网络控制性能的协调优化设计方法;最后提出一种控制系统与网络调度的集成仿真平台,并举例说明了策略的有效性．

     

网络化控制系统中的延时问题:分析与展望

网络诱导延时是引起网络化控制系统性能下降甚至不稳定的主要因素之一,如何减小延时或降低其不确定性以克服延时的不利影响,一直是网络化控制系统研究领域的一个关键问题.对此,从控制和通讯网络两方面出发,对目前关于延时问题的研究结果进行了详细的论述和总结;通过系统地分析和对比,指出现有理论成果中存在的问题和不足;最后,指出该领域今后的主要任务和发展方向,并给出了一些有益的建议.

     

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,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容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.

     

一种网络化控制系统的鲁棒H∞动态输出反馈控制

对于存在网络诱导控制时延和输出时延的网络化控制系统,在离散域内给出了网络化控制系统的一种时延相关的动态输出反馈控制方法.针对无扰动和有扰动的系统,分别基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,推导出闭环系统稳定的充分条件,并给出了鲁棒最优和次优控制律的设计方法.仿真结果表明,所提出方法能实现稳定控制和有效的干扰抑制作用.

     

一类不确定性非线性网络控制系统的扰动抑制

研究受外部持续扰动的一类不确定性非线性网络控制系统的扰动抑制问题.提出一种状态变量代换,将控制时滞转移到闭环控制回路之外,从而消除了时滞部分对控制系统稳定性的影响.利用内模原理给出了系统无静差扰动抑制补偿器的设计方法,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,证明了保成本控制律的存在条件,并给出了无静差保成本控制器的设计方法.仿真结果验证了该控制算法的有效性.

     

基于Ｔ-Ｓ模型的非线性网络控制系统的量化保成本控制

研究一类非线性网络控制系统的量化保成本控制问题．首先在考虑量化因素的影响下,基于Ｔ-Ｓ模糊模型方法建立包含时延、丢包和量化信息的新的非线性网络控制系统模型;其次运用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和并行分布式补偿（ＰＤＣ）方法给出系统稳定性条件,运用锥补方法和线性矩阵不等式（ＬＭＩ）技术求解量化保成本控制器．仿真结果和横向比较结果验证了该方法的有效性．

     

不确定离散时间系统积分滑模保性能控制

针对不确定离散时间系统,研究其积分滑模（ＩＳＭ）保性能控制的设计问题．将最优保性能积分滑模面设计问题,转化为一个具有线性矩阵不等式（ＬＭＩ）约束的目标函数凸优化问题,给出了最优保性能积分滑模面存在的充分条件,并结合干扰估计器设计相应的保性能控制器．与传统滑模控制相比较,积分滑模保性能控制系统具有全阶滑动模态,系统的鲁棒性得到加强,消除了控制抖振和稳态抖振．仿真结果验证了该方法的有效性．

     

基于核岭回归的非线性内模控制

提出一种基于核岭回归(KRR)建模的内模控制策略.该方法充分利用基于结构风险最小化为学习规则的回归方法的非线性拟合性能$建立内模控制系统,从理论上分析了内模控制系统的稳定性和稳态误差同逆模与内模估计误差的关系问题.仿真表明,在训练样本有限和有噪声污染情况下,该系统较神经网络方法具有更好的控制性能.

     

执行器饱和不确定NCS 非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

     

一类具有数据包丢失的网络控制系统的最优控制

针对控制器和执行器均采用时钟驱动且最大丢包率和最大连续丢包长度被限定的短时延网络控制系统,提出一种数据包丢失的估值补偿方法.该方法可以根据历史状态向量和控制向量信息估算出当前的控制量.利用该方法和动态规划算法,导出了离散二次型性能指标下的网络控制系统的最优控制序列,进而给出最优控制律的实现算法.数值仿真算例验证了所得结果的有效性和正确性.

     

基于模型的输出反馈网络控制系统反馈调度研究

针对基于模型的网络控制系统缺乏应对动态变化的网络负载问题l,设计反馈调度器,依据实际的网络拥塞情况,调整基于模型的网络控制系统的状态更新时间.为应对状态不完全可测的情况,在控制结构中使用了状态观测器,并证明了所提出系统在可变更新时间情况下的稳定性.仿真结果验证了稳定性条件的正确性和新网络控制系统结构的有效性.

     

控制系统的SDG模型描述及故障传播分析

讨论了控制系统的符号有向图(SDG)模型描述和故障在控制系统中的传播方式及分析方法.该方法按控制回路信息流向的正反推理,分析初始和稳态响应的故障传递规律,通过基本单元的组合可以扩展到各类控制系统的SDG描述和故障传播分析,以锅炉水位控制系统为例,验证了该方法的有效性.

     

一类具有通信逻辑的网络控制系统稳定性分析

针对具有线性不确定对象的网络控制系统的带宽约束问题,设计了具有周期通信逻辑的网络控制系统的结构,建立了具有周期通信逻辑的网络控制系统模型. 运用现代控制理论和矩阵摄动理论相关原理,进一步证明了系统保持渐近稳定的充分条件 .最后通过仿真算例验证了结论的有效性.

     

基于自抗扰技术的网络化无刷直流电机控制系统时延补偿

采用自抗扰控制技术解决网络化无刷直流电机转速控制系统的时延补偿问题. 首先, 建立含有时变网络诱导时延的无刷直流电机控制系统模型, 并将时变时延引起的不确定动态描述为系统模型的不确定性; 然后, 设计自抗扰控制器, 对时延引起的不确定动态进行动态线性化补偿, 从而消除时变时延对系统性能的影响; 最后, 通过仿真研究表明了所设计的自抗扰补偿方法的有效性和优越性.