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．     

网络控制系统的鲁棒保性能控制

针对单包传输、有界时变通信时延的网络控制系统,构建了一类描述网络控制系统的离散不确定时滞系统模型．为克服模型中随机网络通信时延对系统的影响,将时延不确定性转化为闭环系统参数的摄动;在此基础上,运用鲁棒控制理论、Lyapunov稳定性原理提出了网络控制系统鲁棒保性能控制律存在条件,并给出了设计网络控制系统鲁棒保性能状态反馈控制器时求解线性矩阵不等式的方法．     

基于网络时延的SDN逻辑一致性策略研究

对SDN网络更新过程中的暂时中间态进行了研究, 阐述了因网络时延导致的控制逻辑不一致问题, 并提出了一种解决方案. 该方案通过在控制平面上调整安装控制规则的时序, 使网络达到控制逻辑一致的目的, 进一步建立了一种基于节点平均网络时延的目标优化模型, 通过对模型求解得到SDN网络逻辑一致的时延最小路由路径. 最后通过仿真实验验证了该方案的可行性和有效性.     

保证高可靠度和低传输开销的DTN拓扑控制

由于时延容忍网络中复杂的环境可能导致网络节点失效或链路故障,再加上节点的持续移动和链路的间歇连通,都给网络可靠拓扑控制带来挑战．为解决这些问题,基于时空图提出了有效的可靠拓扑控制方案．该方案适用于节点周期性运动的卫星网络、星际网络等时延容忍网络．首先将网络拓扑转化为时空图;然后定义了网络的可靠拓扑控制问题,拓扑控制保证在网络连通的条件下,寻找网络中任意节点对的最可靠路径,并最小化网络的传输开销;最后提出了两个算法来解决此问题．仿真验证了提出的方法既能保证网络的可靠性,还能降低网络的传输开销,从而说明提出的拓扑控制方案适用于拓扑周期性可预测的时延容忍网络．     

基于T-S模糊模型的时延网络控制系统的保性能控制

目的基于T-S模糊模型建立模糊网络控制系统的模型,设计模糊时延状态反馈控制器,使得闭环系统保持鲁棒稳定,并且满足给定的一个二次型性能指标,使其值不超过某个确定的界.方法运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式,分析了系统的稳定性.结果提出了模糊时延状态反馈控制器的设计方法,得到了模糊时延网络控制系统鲁棒稳定的条件及保性能控制律的参数化表示.结论针对不确定的非线性时延网络控制系统,通过设计满足性能指标条件的控制器,使得系统性能有很大改善,根据保性能控制律的参数化表示,可使用Matlab工具箱进行仿真.     

考虑通信时延的船舶航向保持鲁棒自适应控制

为了进一步研究船舶航向保持远程控制,本文提出一种鲁棒自适应神经网络控制方案以解决网络诱导时延对系统稳定性和性能的不良影响。与传统Backstepping方法不同,该方案将系统不同阶子系统中的不确定部分纵向传递至第n个子系统,并利用径向基函数神经网络进行在线逼近,达到对系统中模型不确定部分的有效补偿,从而解决远程控制系统中不确定时延问题。通过实际测试分析海事卫星通信网络时延特性,以"育鲲"轮为例开展仿真试验,结果验证了本文算法的有效性,且对模型摄动和外界环境干扰具有较好的鲁棒性能。该算法具有计算量小、鲁棒性强、易于工程应用的优点。     

网络化控制系统鲁棒动态矩阵控制

针对前向通道和反馈通道都存在不确定有界长时延的网络控制系统,研究动态矩阵控制(DMC)算法的设计和算法鲁棒稳定性分析问题.首先基于一类线性离散系统的状态空间模型,通过缓冲技术把不确定的有界网络长时延转化为其确定的时延上界,导出当系统通信信道上存在大于一个采样周期的有界随机网络诱导时延时DMC策略的设计方法;其次,利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法分析该网络化DMC算法的鲁棒稳定性,并将鲁棒稳定性问题转化为求解一类LMI解问题,得到网络化DMC算法鲁棒稳定的充分条件.最后,通过一个对倒立摆模型的仿真实验验证了结论的有效性.     

基于模型预测的网络闭环控制研究

研究了远程传输时延不确定情况下闭环控制系统控制稳定性问题,给出了一种基于神经网络的模型预测控制法,仿真实验表明当控制网络存在时延时,随着控制系统时延值的大小和系统其他参数变化,不断的动态调整系统控制参数PID值可以使对工作环境未知的被控对象的控制变得稳定,改善远程闭环控制系统性能,以达到用户期望结果.     

基于动态矩阵控制的网络控制系统时延补偿策略

针对网络控制系统中的网络时延问题,根据预测控制中动态矩阵控制的特点,提出了一种基于动态矩阵控制的网络时延补偿策略。利用动态矩阵控制算法对网络控制系统中的时延信号的未来情况进行预测,用来补偿其在网络传输中的时延,并结合具体的实例进行仿真实验,通过与传统PID控制的比较,进一步验证了该策略的有效性和优越性。     

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．     

基于数据挖掘技术的网络控制系统建模与分析

针对网络控制系统未考虑诱导时延的缺陷,提出了基于数据挖掘技术的网络控制系统建模与控制方法.设计网络控制系统通过时间驱动传感器、事件驱动执行器和控制器,将存在诱导时延的信号进行解析并构建线性离散数学模型,采用动态数据挖掘方法建立控制参数预测模型,以传感器测量值以及控制参数时间序列为基础,确定最佳控制参数,实现网络系统的良好控制.结果表明,采用本文方法可使网络控制系统超调量小,时延低,且在单包传输以及多包传输情况下丢包率均低于0.2%.     

基于无线网络的全自主足球机器人

不确定的通信时延严重地影响对远程机器人控制的稳定性．本文通过提高机器人的自主性和智能来解决这一问题．首先提出了一种基于网络的全自主足球机器人的系统框架及其软件系统结构，其次为了丰富人机交互手段增加了语音识别与合成功能，同时针对有限的传输带宽提出了视觉图像的有效传输方法，最后对系统性能进行了实验．实验证明本系统对于不确定的通信时延具有很强的鲁棒性．     

长时延网络控制系统的H2／H∞混合控制

提出了具有长时延的网络控制系统的一种新模型,利用信息接收缓冲区将不确定的长时延转变成在几个确定时延间进行转换,从而将延迟扩大化的程度减小。根据离散马尔可夫跳跃线性系统理论,提出了网络控制系统的H2/H∞混合控制问题,得到通过求解线性矩阵不等式来获得鲁棒均方稳定的跳跃反馈控制器的设计方法,设计出的控制器计算简单且易实现。将结论应用到三容系统中,仿真结果表明了此方法的有效性和优越性。     

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.     

长时延网络控制系统的H_2/H_∞混合控制

提出了具有长时延的网络控制系统的一种新模型,利用信息接收缓冲区将不确定的长时延转变成在几个确定时延间进行转换,从而将延迟扩大化的程度减小。根据离散马尔可夫跳跃线性系统理论,提出了网络控制系统的H2/H∞混合控制问题,得到通过求解线性矩阵不等式来获得鲁棒均方稳定的跳跃反馈控制器的设计方法,设计出的控制器计算简单且易实现。将结论应用到三容系统中,仿真结果表明了此方法的有效性和优越性。     

速率控制与容错联合编码方案

针对移动网络中低时延视频应用的诸多约束,提出了一种速率控制和容错编码相结合的H.264视频通信新方案．采用预编码阶段估计出的视频帧及其内部宏块对传输差错的敏感度,设计了自适应的帧级和宏块级目标比特分配方法．根据视频片(slice)中对差错敏感的宏块所占的百分比为其设置了重要性等级,采用Turbo码对不同重要性的片进行不均等差错保护(UEP)．实验结果显示,此方案与传统的H.264速率控制与容错算法相比,在解码端可以获得超过1dB的亮度PSNR增益．     

一类不确定时延网络控制系统的容错控制

针对一类具有不确定时延的网络控制系统,通过模型离散化将时延不确定性问题转化为参数不确定性问题,引入开关矩阵表示故障模式。在传感器失效的情况下,基于李雅普诺夫方法,并通过解线性矩阵不等式方法设计了此类系统的容错控制律。通过数值仿真得出状态响应曲线,验证了此方法的可行性和有效性。     

自适应模糊PID控制在ATM网络流量控制中的应用

针对ATM网络中的可用比特率(ABR)业务,应用自适应模糊PID控制方法,探索了实际网络中可行的控制机制和策略,并分析了在有不同回路时延的情况下闭环系统的稳定性,进而给出了各个参数的确定方法。仿真结果表明在合适的参数组合下,系统具有很好的自适应能力和动态性能,保证了ATM网络的服务质量。     

一类非线性不确定系统的迭代学习控制

针对在有限时间区间上运行的一类非线性不确定系统,基于类Lyapunov 方法给出了一种迭 代学习控制器设计方法． 在提出的控制方案中,学习策略用来处理界函数已知的不确定项,但并未 采用鲁棒方法处理不确定项． 由于控制器中未采用断续函数,避免了系统中产生颤振现象． 理论分 析结果表明,该方案可保证闭环系统中所有变量的有界性,并且跟踪误差能够在整个作业区间上收 敛到零,实现完全跟踪． 数值仿真验证了算法的有效性．     

一类执行器饱和非线性Hamilton网络控制系统H_∞控制器设计

研究了一类执行器饱和非线性Hamilton网络控制系统H∞状态反馈控制器设计问题。该类网络控制系统中存在不确定的网络时延及丢包,待设计的控制器受到饱和因素的约束,且系统的外部扰动范数有界但统计特性未知。结合Hamilton系统结构特性,当网络时延和连续丢包有界时,将网络时延和连续丢包转化为时变时滞,应用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论来分析和设计H∞控制器,使其满足H∞性能指标,控制器中的未知参数通过求解不等式来确定。算例分析与仿真验证了方法的有效性。