基于降维观测器的网络控制系统的容错控制

针对被控对象是线性定常系统的网络控制系统,设传感器与控制器均为时间驱动,未能成功传输数据的传感器节点视为暂时失效,将网络控制系统建模为一类具有时变传感器"故障"的系统。此类系统相当于一个有限子系统的切换系统。借助容错控制和切换系统理论,利用Luenberger降维观测器估计系统状态,采用李亚普诺夫理论和线性矩阵不等式描述方法,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件和控制器的设计方法。通过Matlab数值仿真算例,证明了分析方法和结果的有效性。     

带有通讯约束的网络化控制系统容错控制技术研究

文中研究了针对具有通讯约束的网络化控制系统存在执行器增益故障的容错控制问题. 提出一种静态调度策略, 利用周期通讯序列的方法调度网络资源及网络可用通道. 该研究的创新处在于首先将具有周期通讯序列及执行器故障的网络化控制系统建模为一个周期的切换系统, 并提出了基于调度依赖的利亚普诺夫函数方法对系统容错控制器进行设计. 由于调度策略使得在每个采样时刻存在数据丢失, 文中分别利用0值和上一时刻采样值替代所丢失的数据. 更进一步的, 当考虑控制对象存在外界能量有界干扰时, 分别就上述两种情况讨论了其鲁棒容错控制器的设计问题. 最后, 通过仿真实例证明了所提方法的有效性.     

具有通信约束的网络控制系统动态调度与H∞控制协同设计

针对一类具有通信约束的随机时延网络控制系统,提出一种基于试一次丢弃(try-once-discard,TOD)动态调度策略与鲁棒H∞控制器协同设计的方法.考虑通信约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的离散切换系统,并采用切换系统和Lyapunov稳定性理论,给出了TOD调度策略下使闭环系统渐近稳定的鲁棒H∞控制器设计方法.最后通过仿真验证了方法的有效性.     

基于观测器的非线性网络控制系统容错控制

研究了一类基于观测器的非线性连续网络控制系统容错控制器设计问题.针对传感器采用时间驱动方式,控制器和执行器均采用事件驱动方式的网络控制系统,设计了观测器,建立了基于状态观测器的增广闭环系统模型.利用线性矩阵不等式和自由权矩阵的方法,推导出闭环系统渐近稳定的充分条件,给出了观测器和容错控制器协同设计的方法.实例仿真证明了所用方法的有效性.     

网络控制系统中动态调度策略与控制器的综合设计

针对CAN网下的网络控制系统（NCS）,提出一种动态闭环调度策略．通过网络监测器周期地在线获取当前的网络服务质量,估计当前可利用的网络带宽等参数,实时地调整控制系统的采样周期以适应网络中信息流的变化。将采用动态闭环调度策略的变采样周期NCS建模为一类具有参数不确定性的离散系统,研究了系统的鲁棒稳定性和控制器的设计方法．仿真结果表明所提出的综合设计方法对改善网络的运行能力和保证系统稳定性是有效的。     

短时延多包传输网络控制系统的稳定性分析

提出一种短时延多包传输网络控制系统的建模方法.把多包传输网络控制系统建模为具有一定切换规则的线性切换系统模型.利用切换系统理论和鲁棒稳定性理论，得到多包传输网络控制系统的渐近稳定性判据,并首次提出周期动态输出反馈镇定控制器的设计方法.最后通过数值算例证明文中结论的可行性和有效性.     

MIMO网络控制系统的控制器设计

研究了长时延有界的情况下,多输入多输出网络控制系统发生传感器故障时的控制器设计问题。首先,利用容错控制的思想建立了多输入多输出网络控制系统发生传感器故障时的模型。在此基础上,借助切换系统的理论,分析了闭环网络控制系统的稳定性,用线性矩阵不等式（LMI）形式给出了多输入多输出网络控制系统渐近稳定的充分条件和控制器的设计形式。仿真结果表明,该方法可以对多输入多输出网络控制系统中传感器故障问题进行有效的容错控制。     

基于传输误差的网络控制系统调度方法

提出一种基于网络传输误差的控制系统调度方法,分析经典的静态和动态调度策略,给出通信网络的可调度性判据和网络调度下的控制性能稳定性约束。针对不可调度情况,使用网络监测得到网络传输误差,调整传感器的采样周期和在控制器进行数据包补偿的方法,并通过仿真实验验证该方法的有效性。     

一类基于观测器的网络控制系统鲁棒控制器设计

研究一类基于状态观测器的网络控制系统鲁棒稳定性和鲁棒控制器设计问题.考虑传感器时钟驱动、控制器和执行器事件驱动以及小于等于一个采样周期的不确定时延,建立了基于状态观测器的网络控制系统增广模型.利用线性矩阵不等式方法推导出该系统鲁棒稳定的条件,进一步给出了鲁棒控制律和状态观测器设计方法.数值仿真算例证明了分析方法和结果的有效性.     

具有积分二次约束属性的网络控制系统H∞容错控制

针对一类具有积分二次约束属性的时滞网络控制系统,研究了系统在不等间隔采样下的H_∞容错控制.首先,分析并处理了网络控制系统中时滞与不等间隔采样之间的关系.以此为基础,建立了不等间隔采样下的不确定时滞网络控制系统的切换模型.通过构造Lyapunov函数,运用H_∞控制方法,以及设计具有积分二次约束属性的控制器,获得了基于LMI描述的系统时滞依赖稳定性判据.然后,建立了网络控制系统的传感器故障模型和传感器故障下的网络控制系统数学模型.通过把结论运用到传感器出现故障的网络控制系统,得到了系统在H_∞容错控制下的稳定性判据.最后,通过与其他文献介绍的方法进行比较的一个例子,说明了该方法的有效性.     

基于动态通信调度的网络化系统最优控制

针对存在介质访问约束的网络化控制系统,研究其中的控制和通信协同设计问题.将网络化控制系统建模为输入矩阵随介质约束而变化的切换系统,运用最优控制理论和切换系统分析方法,设计了可动态调度的最优控制器及实时切换规则,并分析了动态调度下闭环网络化控制系统的稳定性,最后通过仿真验证了该方法的有效性.     

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,研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客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.     

无线网络化系统自适应能量调度与协同控制

无线网络化系统（wireless networked control system,WNCS）中节点能量受限是影响系统性能的重要因素．本文提出了一种自适应能量调度方法解决节点能量与控制需求问的矛盾,在采样周期与能量消耗之间关系的基础上,利用动态采样周期实现能耗的实时调节,满足节点生存时间的需求．进而,将自适应采样的WNCS建模为一类具有短暂不确定切换信号的离散切换系统,采用切换状态反馈控制律,利用切换系统理论分析了系统的稳定性,给出了系统渐近稳定时控制器增益与滞留时间需要满足的约束条件．最后在Truetimel．5和MATLAB仿真平台上验证了文中提出的方法和结论．     

一类时变时延网络控制系统的鲁棒容错控制

针对一类具有时变时延的不确定网络控制系统,研究存在执行器失效情况的系统鲁棒容错控制问题.基于完整性容错控制思想和李亚普诺夫时延依赖稳定理论,给出了系统对执行器失效具有完整性的充分条件,设计了鲁棒容错控制器.仿真结果表明,该控制器不仅能保证系统鲁棒渐近稳定,而且使系统具有良好的动态性能.     

飞行器切换多胞系统执行机构失效自适应补偿控制

针对建模为切换多胞模型的飞行器动力学系统执行机构失效情况下的控制问题,提出一种自适应补偿控制方案。首先针对存在不确定的飞行器大包线切换多胞系统设计一种自适应增益调度控制器,以保证全包线稳定飞行;然后,针对存在执行机构失效、且失效值和失效模式未知的情形,设计一种自适应容错控制律,并结合公共Lyapunov函数和平均驻留时间方法证明了闭环系统的稳定性。该方案解决了飞行器切换多胞系统容错控制器设计问题。仿真结果验证了所提出方案的良好性能。     

网络控制系统的模型依赖平均驻留时间调度与控制

针对具有随机短时延的资源受限网络控制系统,提出了一种新的模型依赖平均驻留时间的调度策略与反馈控制联合设计方法.该调度策略由模型依赖平均驻留时间和动态试一次就丢弃(try-once-discard,TOD)调度策略共同决定,将系统建模成带有参数不确定性的离散切换系统,基于多Lyapunov函数方法及线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)技术,给出了使闭环系统指数稳定的控制器设计和TOD调度策略下的各模态平均驻留时间条件.该联合设计方法降低了保守性,在一定程度上减少了系统模态之间的切换频率.最后通过仿真验证所提方法的有效性.