基于状态空间模型的网络化广义预测控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延和数据包丢失,考虑了基于状态空间模型的网络化广义预测控制问题,提出一种采用最小预测步长和预测控制向量分别补偿网络诱导时延和数据包丢失对系统性能影响的新方法.分别给出了存在数据包丢失、网络诱导时延以及两者同时存在情况下的控制器设计方法.仿真实验结果验证了所提出算法的有效性.     

面向网络诱导时延和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网络诱导时延和数据包丢失, 考虑了网络化广义预测控制问题. 基于多个数据打包传送的通讯方式以及网络诱导时延和数据包丢失预先可知的假设, 提出了一种采用最小预测步长和预测控制增量向量分别补偿网络诱导时延和数据包丢失对系统性能影响的新方法, 给出了相应的网络化模型预测算法和网络化滚动优化算法, 对于被控对象参数未知或缓慢变化的情况, 给出了基于递推最小二乘辨识改进算法的网络化反馈修正算法, 通过仿真验证了所提出网络化算法的有效性.     

神经网络预测远程控制系统中信息延时的研究

针对网络控制系统中前向通道和反馈通道同时存在随机延迟及延时不确定的问题,通过实例分析了随机延时对闭环控制系统影响的根源,提出了通过基于神经网络的预测控制方法解决存在网络随机延时的控制系统闭环控制的可行性。仿真结果表明该方法能够反映并预测该测量数据所代表的网络路径之间的时延特性,并能在基于Internet的闭环控制系统的设计中有效地替代实际网络进行研究;而所用的方法具有快速、准确的特点,能用于在线学习网络模型并对网络的时延值进行预测,为基于Internet的远程闭环控制提供了新的思路。     

基于SSA-BP神经网络的网络控制系统延时预测

针对存在信号传输诱导时延的网络化控制系统,利用Matlab truetime2.0对控制系统进行建模,通过以往系统时延采样数据,对当下网络控制系统时延值进行神经网络预测,得到控制系统实时时延值,使之成为无延迟系统,消除传输时延对系统控制稳定性的影响.基于网络控制系统时延不确定特性提出基于麻雀搜索算法(Sparrow S...     

网络控制系统时延解决方案的研究

网络系统中存在着延时、丢包等问题,在传统的控制系统中引入网络作为信号传输媒介后,会降低系统的控制性能,甚至造成系统的不稳定。传统的控制方法对于网络控制系统已经不再适用,因此采用预测控制的算法对网络系统的时延问题进行了深入研究。通过Matlab仿真,结果显示网络预测控制能够在不稳定时延的网络环境中保证良好的控制输出。针对网络时延的预测控制的数学实现方法进行了详细介绍,对广大工程应用能够起到积极的引导作用。     

基于时延预测模型的网络补偿控制器设计*

针对网络控制系统中随机双向通道时延引起的不确定性问题,提出一种基于时延在线预测模型改进的补偿控制方法。首先,基于自回归模型构建时延预测模型,通过递推最小二乘法实时更新模型参数以预测前向通道时延,并由区间分割法获得高精度的环回时延;然后,设计状态预估器、网络预测器和时延补偿器对环回时延进行补偿,进一步提高系统性能。采用TrueTime工具箱构建网络闭环仿真系统以仿真实际的网络传输情况,同时对PI控制、传统的时延补偿控制以及改进后的时延补偿控制进行对比实验,验证该方法的优越性。     

网络控制系统随机延迟的预测控制

针对网络控制系统随机时延、时变等特性造成控制效果不理想的问题,提出一种改进的广义预测控制与递推最小二乘法相结合的预测控制策略.上述控制策略将传统的预测控制运用于网络控制系统中,针对网络随机时延的特性,采用改进的广义预测控制算法对随机时延进行补偿.结合分段可变遗忘因子递推最小二乘法对被控对象模型参数进行在线辨识,可以减少网络控制系统参数突变对系统造成的不利影响.仿真结果表明,所提出的预测控制策略可以有效解决网络控制系统随机时延问题,并且在参数突变的情况下也能够获得良好的控制效果.     

具有长时延网络系统内模控制策略研究

NCS(网络控制系统)中的随机时延会导致系统的不稳定.本文从控制策略的角度,在NCS中加入内模控制.在内模通道中增加AR-BP神经网络时延预测方法;针对被控对象数学模型与被控对象不一致而引起的控制性能降低问题,提出利用模糊控制规则实时调整滤波器参数的方法.仿真结果表明,在内模通道中增加AR-BP神经网络时延预测环节,能...     

网络控制系统的预测补偿

针对网络控制系统中存在长时延和数据丢包的情况,通过在控制器节点前设置缓冲器,并设计预估控制产生器和时延补偿器,提出了一种预测补偿控制方案,有效地克服了长时延、数据丢包和时序错乱问题对实际网络控制系统稳定性所造成的影响．证明了采用上述控制方案时闭环网络控制系统的稳定性,最后提供的仿真实例验证了该控制方案的有效性．     

具有模糊校正的GPC在网络控制中的应用

针对网络时延影响网络控制系统(NCS)性能的问题,提出采用模糊校正来优化广义预测控制的控制效果.该方法降低了广义预测控制的建模误差对一般系统的影响,更好地解决了网络控制中的时延问题,从而可以更好地对系统实行实时控制.采用Matlab对控制系统进行仿真,结果表明,具有模糊校正的广义预测控制,比单一的广义预测控制的控制效果有明显提高.     

网络控制系统的建模与控制方法研究

网络控制系统降低了电缆成本,易于系统诊断和维护,具有很大的灵活性,因此正逐渐应用于工业控制中.在网络控制系统中,不可避免地存在网络诱导时延,这降低了系统的性能甚至使系统变得不稳定.本文研究了系统建模,控制等问题.系统仿真结果表明了本文方法的正确性和有效性.     

网络控制系统的分析与控制

网络控制系统是指通过网络形成闭环的实时反馈控制系统.针对同时具有网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统,研究了其建模、稳定性分析与控制器设计的问题.所考虑的网络诱导时延为小于一个采样周期的短时延,既可以是定常的也可以是时变的;随机丢包过程是具有普遍意义的任意丢包过程,其数字特征不必先验得到.运用Lyapunov方法,得...     

A Novel Control Method for Networked Control Systems

Networked control system is a new hot-point in control engineering. The reduction of bandwidth necessitated by the communication network in a networked control system is the major concern. For this reason, a method of reducing the number of data packet exchanges between the sensor and the controller/actuator is explored. A novel structure of controller and special transmission rule are designed for reducing the number of data packet exchanges and making the system stable.     

基于数据的网络化系统最优控制

针对网络介入导致的系统动态复杂性增加及建模困难等问题,提出了基于数据驱动控制的思想,独立于系统模型设计控制器。利用在线获取的系统输入/输出当前数据和历史数据,分别构造系统的输入数据矩阵和输出数据矩阵,建立两者之间的线性关系,获得当前采样时刻系统的Markov参数,将该参数代入到Markov参数形式表示的Riccati方程解中,获取最优控制增益。同时利用输入与输出之间的线性关系,构造一个控制器状态观测器,利用估计的控制器状态参与计算最优控制律。最后,在Truetime1.5和Matlab仿真平台上验证了提出的控制器是有效的。     

存在数据丢包的网络控制系统的控制

将存在数据丢包的网络控制系统描述为跳跃系统。基于一个李雅普诺夫泛函,只需满足4个线性矩阵不等式,便可通过带状态观测的状态反馈控制使闭环系统达到稳定。由于得到的条件不是严格的线性矩阵不等式条件,将不具有严格线性矩阵不等式条件的非凸可行解问题转化为具有严格线性不等式的非线性最小化问题,得到了求解状态反馈控制器增益和状态观测器增益的算法。数值仿真结果验证了该算法的有效性。在所设计的状态反馈控制器的校正作用下,闭环系统的响应是渐近稳定的。     

网络控制系统的模糊自适应PID控制

针对网络控制系统中网络时延补偿的问题,提出了一种模糊自适应PID控制器的设计方法,通过利用在线时延估计方法对时延进行预估计,根据估计时延值在线调节PID三个参数,从而改善系统的性能。对基于控制局域网络(CAN)总线的典型工业过程进行了仿真实验。结果表明,与常规PID的控制器比较,采用设计的PID控制器能补偿网络上的时延,更加有效的抑制了时延对网络控制系统的影响并提高了系统的性能。     

网络化控制系统及其安全问题

展望"十二五",中国的工业自动化已经进入到21世纪,我国制造业的高速发展,拉动了对自动化仪器仪表与控制系统向国际水平发展的需求,我国新上的大型项目所用自动化仪器仪表和控制系统的先进程度的需求已经处于世界先进水平。当前,在自动化技术的促进下,工业正在朝着数字化、智能化、网络化与综合集成化的方向发展,制造业的工厂正不断朝着高度一体化、集成化的进程前行。而未来,随着人们应用高端自动化技术的手段越来越成熟,我们能看到更多的可能发生。本文就是力图从趋势的角度来探索一下工业自动化的热门技术--网络化控制系统及其安全问题。     

Fundamental Issues in Networked Control Systems

This paper provides a survey on modeling and theories of networked control systems (NCS). In the first part, modeling of the different types of imperfections that affect NCS is discussed. These imperfections are quantization errors, packet dropouts, variable sampling/transmission intervals, variable transmission delays, and communication constraints. Then follows in the second part a presentation of several theories that have been applied for controlling networked systems. These theories include: input delay system approach, Markovian system approach, switched system approach, stochastic system approach, impulsive system approach, and predictive control approach. In the last part, some advanced issues in NCS including decentralized and distributed NCS, cloud control system, and co-design of NCS are reviewed.      

基于调度的网络化控制系统

网络化控制系统NCSs(NetworkedControlSystems)是基于网络的分布式控制系统,具有强实时性。本文分析了网络控制系统的特点,网络时延与控制系统性能间的关系,分类介绍了当前网络化控制系统的研究方法、分析角度及策略。