量化状态反馈网络化系统的稳定性分析

针对网络控制系统(Networked Control System,NCS)中普遍存在的有限带宽和信息量化问题,采用基于模型的控制策略,研究了量化状态反馈下一类网络控制系统的稳定性.分析了量化误差、更新时间、模型误差对系统稳定性的影响,并给出了系统模型状态、对象状态的稳定域范围.仿真结果表明了结论的正确性.     

一类网络控制系统的稳定性分析

针对网络控制系统中普遍存在的信息量化问题,采用基于模型的控制策略,研究了一类网络控制系统的稳定性.在考虑均匀量化的影响下,对于不同的初始量化误差,分别讨论了系统的稳定性,并给出了保证系统全局指数稳定的充分必要条件以及系统的稳定域范围.仿真结果验证了所得结论的正确性.     

一类网络控制系统的稳定性分析

针对网络控制系统中普遍存在的信息量化问题,采用基于模型的控制策略,研究了一类网络控制系统的稳定性.在考虑均匀量化的影响下,对于不同的初始量化误差,分别讨论了系统的稳定性,并给出了保证系统全局指数稳定的充分必要条件以及系统的稳定域范围 .仿真结果验证了所得结论的正确性.

     

含丢包和量化的网络控制系统随机鲁棒稳定

针对一类含有随机丢包和考虑信号量化情况下的网络控制系统,通过量化状态反馈控制方法,研究了系统的随机鲁棒稳定性问题。采用满足伯努利分布的随机变量对丢包过程进行建模;同时,采用对数量化器对传感器-控制器通道的信号进行量化,利用扇形界的方法将产生的量化误差描述为扇形界的不确定性。设计状态反馈控制器,结合所设计的量化器和随机丢包模型,利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法得到系统稳定和鲁棒稳定的充分条件。最后,利用数值仿真实例验证了所提方法的有效性。     

基于模型的网络控制系统稳定性

针对具有时间延迟的网络控制系统被控对象状态无法直接测量得到的情况,设计了状态观测器,并讨论了系统指数稳定性问题．提出了在网络传输信号的时间间隔内依据被控对象模型计算控制信号的开环控制方法,以减少对网络的使用．在此基础土,分别对连续和离散被控对象给出了网络控制系统全局指数稳定的充要条件,该条件受网络信号更新时间、被控对象模型误差及网络引起的时间延迟等因素的影响．仿真示例验证了稳定性条件的有效性。     

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．     

一类基于模型的时延网络控制系统的稳定性分析

针对连续、线性被控对象状态无法直接测量得到的情况，设计了状态观测器，在网络传输信号的时间间隔内，依据被控对象模型计算控制信号，以减少网络的使用率．在此基础上，给出了一类基于模型的时延网络控制系统全局指数稳定的充要条件，该条件受网络信号更新时间、被控对象模型误差及网络诱导时延等因素的影响．仿真结果表明了该稳定性条件的正确性．     

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,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.     

基于极点配置与时延误差补偿的网络控制系统预测控制

根据网络控制系统的时延上界及对象模型,建立网络控制系统的整体模型,应用极点配置广义预测方法进行控制器的设计,以保证网络控制系统控制的有效性与稳定性．考虑到网络时延的随机性,基于神经网络建立网络时延误差的预测补偿模型,用时延误差预测值对输出预测值进行补偿,构成基于极点配置和误差补偿的网络控制系统预测控制算法．仿真结果表明,本文方法有较高精度,可快速收敛．     

时延与丢包情形下的网络控制系统量化反馈镇定

网络控制系统是通过实时网络来形成闭环反馈的控制系统。网络的介入会带来许多不确定因素,包括网络诱导时延和数据包丢失以及量化误差,它们会影响系统的稳定性,严重时甚至会导致系统失稳。本文针对短时延网络控制系统,考虑传感器-控制器和控制器-执行器两个通道都存在数据包丢失,在传感器到控制器端设立量化器,将系统建模为一个异步动态系统,利用异步动态系统指数稳定性理论、线性矩阵不等式工具分析了闭环系统稳定性,并基于MATLAB软件的线性矩阵不等式(LMI)工具箱实验仿真进行有效性验证,结果证明了方案的可行性,最后给出控制器参数的设计方法。     

具有均匀量化器的非线性网络控制系统的一致有界性

建立一种非线性连续被控对象、系统总时延小于一个采样周期的网络控制系统连续模型.通过线性化及离散化的方法将非线性系统转换一种离散化的模型.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,设计控制方法使系统稳定.在系统包含均匀量化器的情况下,设计控制方法使系统一致有界.通过调节量化器的误差范围,可以将系统状态控制在一定的范围内.实际中,据此可设计相应的量化级别及编码长度等参数.通过仿真验证控制方法的有效性,并分析了量化误差对系统收敛性的影响.     

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．

     

基于模型的网络控制系统稳定性分析及应用

针对时延网络控制系统中被控对象状态无法直接测量的情况,提出了基于模型的时延网络控制系统模型。系统采用状态反馈控制器,在网络信号传输时间间隔内,以被控对象模型为依据,计算控制信号,以减少系统对网络的依赖。在此基础上,给出了网络控制系统全局指数稳定的充要条件,该条件受网络信号更新时间、被控对象模型误差及网络引起的时延等因素的影响。仿真示例验证了该条件的有效性,应用在工业控制系统中,取得了较好的控制效果。     

带宽受限的CAN总线对数量化调度策略

研究了使用量化技术解决控制器局域网络（CAN）总线网络控制系统的带宽受限问题.首先,建立了多控制回路的网络控制系统模型,该模型综合考虑了采用对数量化器对采样信号进行量化和Bernoulli随机网络丢包过程.并针对量化误差和数据丢包,设计了控制器和观测器使得闭环系统指数均方稳定.然后根据控制性能最优化要求,设计了在带宽受限情况下的反馈网络调度器,提出了量化反馈调度策略.最后通过对3个独立控制回路组成的CAN总线系统进行仿真实验,验证了此调度策略的有效性和可行性.     

基于误差阈值通信逻辑的输出反馈网络控制系统设计

针对网络控制系统被控对象状态无法直接测量的情况,设计了状态观测器,给出了一种基于误差阈值的确定通信逻辑,应用于基于模型的网络控制系统中,提出了具有确定通信逻辑的网络控制系统结构,建立了系统模型,仿真数例表明加入确定通信逻辑后,在保持系统稳定的情况下,数据发送的次数明显减少,有效地减轻了网络负载。     

基于误差阈值的网络控制系统通信调度

针对网络控制系统的带宽约束问题,提出一种基于误差阈值的确定性通信调度策略来控制网络节点数 据的发送,并将其应用于基于模型的网络控制系统（MB-NCS）中,建立了具有通信调度功能的MB-NCS 模型．进 一步对该系统的稳定性进行了分析,给出了系统中被控对象状态的稳定域范围．仿真算例表明,引入了通信调度策 略后,在获得较好系统性能的情况下,数据发送次数明显减少,有效地减轻了系统对网络的依赖．     

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.

     

同时考虑量化误差的网络化控制系统鲁棒H∞完整性设计

针对同时存在时变时延、丢包和信息量化的参数线性不确定网络化控制系统,在执行器失效故障和外界有限能量扰动共存的情形下,基于状态多时延模型,通过构造时滞且量化误差依赖的Lyapunov-Krasovskii泛函,给出了使不确定网络化控制系统具有鲁棒H∞完整性的判决准则和控制器的设计方法。还进一步讨论了故障网络化控制系统稳定运行的最大允许时延和最大允许量化误差,并以此为依据对H∞性能指标进行了优化,给出了鲁棒H∞最优容错控制器设计方法。由于模型中考虑了时延下界,证明过程引入适当自由权矩阵变量且未进行模型转换,使得其结果具有较少保守性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

具有介质访问约束的网络化控制系统H∞状态估计

研究了一类存在介质访问约束和信号量化的网络化控制系统的H_∞状态估计问题。首先,考虑到介质访问约束和信号量化的影响,将信号量化误差转化为扇形有界的不确定性,对由于访问约束而未获得网络传输的系统输出采用加权补偿策略,根据网络介质的随机访问机制将网络化系统建模为具有不确定性的马尔可夫跳跃系统。然后,在此基础上借助李雅普诺夫稳定性理论和H_∞性能约束条件,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法给出状态估计器存在的充分条件,所设计的状态估计器使得估计误差系统渐近稳定且具有给定的H_∞性能。最后,通过仿真实例验证了该设计方法的有效性。     

Robust H∞ integrity design of networked control system with quantizing error

针对同时存在时变时延、丢包和信息量化的参数线性不确定网络化控制系统,在执行器失效故障和外界有限能量扰动共存的情形下,基于状态多时延模型,通过构造时滞且量化误差依赖的Lyapunov-Krasovskii泛函,给出了使不确定网络化控制系统具有鲁棒H∞完整性的判决准则和控制器的设计方法.还进一步讨论了故障网络化控制系统稳定运行的最大允许时延和最大允许量化误差,并以此为依据对H∞性能指标进行了优化,给出了鲁棒H∞最优容错控制器设计方法.由于模型中考虑了时延下界,证明过程引入适当自由权矩阵变量且未进行模型转换,使得其结果具有较少保守性.仿真结果验证了该方法的有效性.