时延丢包网络控制系统的分析与控制

针对网络控制系统中同时存在时延和丢包问题,基于零阶保持器的工作机制,将同时受时延和丢包影响的网络控制系统建模为输入带有时延的控制系统,根据李雅普诺夫稳定性理论和时滞系统理论得出控制系统的时滞相关稳定性条件,进一步基于锥补线性化的方法给出控制器的设计方法,有效解决了网络控制系统中同时存在时延和丢包的控制问题。仿真算例表明所提方法的有效性。     

基于T-S模糊模型非线性网络控制系统改进H∞跟踪控制

研究一类非线性网络控制系统改进H∞跟踪控制问题, 该类网络控制系统中非线性被控对象和被跟踪对象分别采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型和线性稳定参考模型描述. 首先通过综合考虑网络中的数据传输时滞和数据丢包影响, 采用输入时滞法和并行分布补偿技术, 建立基于零阶保持器刷新时刻的系统状态跟踪误差模型. 然后利用改进的自由权矩阵方法, 并结合Lyapunov直接法给出系统满足H∞跟踪性能的充分条件以及模糊控制器的设计方法. 最后仿真实例表明本文方法的有效性和相比已有方法的优越性.     

基于T-S 模糊模型的采样数据网络控制系统H∞ 输出跟踪控制

研究具有采样数据的基于T-S (Takagi-Sugeno) 模糊模型网络控制系统H输出跟踪控制问题. 提出将采集器端数据采样周期、数据传输时滞和数据丢包转换为零阶保持器端数据更新周期, 在此基础上, 利用输入时滞法和PDC (Parallel distributed compensation) 技术, 建立网络环境下被控对象和参考模型合并的基于T-S 模糊模型的增广系统模型. 通过Lyapunov 方法, 并充分利用采样特性, 给出系统实现H输出跟踪的充分条件, 以及可靠模糊控制器的设计. 仿真结果表明所设计模糊控制器能够实现该类系统良好的跟踪.     

短时滞的网络控制系统稳定性分析

针对具有时变传输时滞和间隔的网络控制系统(Networked Control Systems,NCSs)进行分析,基于传输时滞及输入时滞构建一种新的依赖于时间的非连续的Lyapunov泛函,提出新的稳定性准则.考虑零阶保持器更新时间在两个有效采样时间范围内,结合缩放方法及凸优化技术,最后通过线性矩阵不等式计算,得到新的...     

不确定非线性网络化系统的鲁棒H_∞控制

用T-S(Takagi-Sugeno)模糊方法研究了带有参数不确定的非线性网络化系统的鲁棒控制.首先,考虑到诱导时延和数据丢包等网络因素的影响,基于事件驱动的保持器的更新序列建立闭环反馈系统的采样模型,并将其转化为状态中附加两个时滞变量的连续T-S模糊系统.然后,利用时滞系统方法,分析不确定闭环模糊系统的鲁棒H∞性能,并设计相应的鲁棒H∞模糊控制器.最后,仿真例子表明了方法的有效性.     

数字控制中的保持器与系统稳定性的关系

连续线性系统离散化后,引入的保持器可能会增加系统右半平面的极点,影响系统的稳定性的,本文通过对具有零阶或一阶保持器的线性离散系统在典型函数作用下的闭环系统特征与采样周期的关系进行了具体分析与比较,利用劳斯判据得出了保持器采样周期的选择和系统稳定性的关系。所得结论简洁,计算简单,易于实际中采样周期的设计。     

具有有界时滞的网络控制系统的镇定

针对具有有界时滞且时滞上界大于一个采样周期的网络控制系统,研究了系统建模和状态反馈镇定问题.在分析有界时滞的所有可能性的基础上,提出一种能够用于处理时变控制律问题的网络控制系统数学模型,进而将该系统的镇定问题转化为镇定一系列模型的鲁棒控制问题.根据 Lyapunov 方法,给出了保证闭环系统稳定的状态反馈控制器.仿真算例验证了所提出方法的有效性.     

基于LMI方法的网络闭环控制系统离散鲁棒模糊控制

针对网络闭环控制系统中时延和不同步等不确定因素,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,提出了一种新的网络闭环控制系统建模方法———具有时滞的不确定离散模糊T-S模型;并在此模型的基础上,利用并行分布补偿原理和Lyapunov理论及LMI方法,证明了通过状态的静态反馈模糊控制,使闭环系统稳定的充分条件等价于求解一组LMI。仿真示例验证了该控制方法的有效性.     

基于LMI方法的网络闭环控制系统离散鲁棒模糊控制

针对网络闭环控制系统中时延和不同步等不确定因素,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,提出了一种新的网络闭环控制系统建模方法--具有时滞的不确定离散模糊T-S模型并在此模型的基础上,利用并行分布补偿原理和Lyapunov理论及LMI方法,证明了通过状态的静态反馈模糊控制,使闭环系统稳定的充分条件等价于求解一组LMI.仿真示例验证了该控制方法的有效性.     

时滞系统的状态预测观测器及预测控制器设计

研究基于状态空间模型的时滞控制系统的状态预测观测器及最优预测控制器的设计问题。针对控制项含有时滞的系统，设计一种全维状态预测观测器，并将其用于时滞控制系统的最优状态预测反馈控制。通过该状态预测观测器可将闭环系统的时滞项移至系统闭环结构之外，从而使其优化控制规律完全可按无时滞系统进行设计。所给出的性能指标计算公式表明，该预测控制器关于二次型性能指标是次优的。     

一种改进的具有非理想网络状况的网络控制系统分析与综合方法

提出一种改进的具有非理想网络状况, 如时变网络时延和丢包等的网络控制系统分析与综合方法. 在引入具有最新信号选择功能的逻辑零阶保持器和已有的网络系统模型基础上, 采用Lyapunov-Krasovskii泛函方法, 通过引入自由矩阵消除交叉项和利用函数的凸性进行等价变换, 得到保守性较小的效果. 实例表明上述方法的有效性.     

Input-to-state stability for networked control systems via an improved impulsive system approach

This paper presents a novel impulsive system approach to input-to-state stability (ISS) analysis of networked control systems (NCSs) with time-varying sampling intervals and delays. This approach is based upon the new idea that an NCS can be viewed as an interconnected hybrid system composed of an impulsive subsystem and an input delay subsystem. A new type of time-varying discontinuous Lyapunov-Krasovskii functional, which makes full use of the information on the piecewise-constant input and the bounds of the network delays, is introduced to analyze the ISS property of NCSs. Linear matrix inequality based sufficient conditions are derived for ISS of NCSs with respect to external disturbances. When applied to the approximate tracking problem for NCSs, the derived ISS result provides bounds on the steady-state tracking error. Numerical examples are provided to show the efficiency of the proposed approach.     

Stability analysis for networked control systems based on average dwell time method

This paper studies the problem of the exponential stability of networked control systems (NCSs) with large delay periods, which often appear in the transmission of NCSs. Some new concepts about large delay periods are introduced, and a method based on switching is employed. The maximum allowable transfer interval is obtained such that the considered system is exponentially stable. The criteria obtained contain existing results without considering a large delay period as a special case. An example is given to show the effectiveness of the proposed criteria. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Design of networked control systems with bounded arbitrary time delays

This paper is mainly concerned with the model predictive control (MPC) of networked control systems (NCSs) with uncertain time delay and data packets disorder. The network-induced time delay is described as bounded and arbitrary process. For the usual state feedback controller, by considering all the possibilities of delays, an augmented state space model of the closed-loop system, which characterizes all the delay cases, is obtained. The stability conditions are given according to the Lyapunov method based on this augmented model. The stability property is inherited in MPC which explicitly considers the physical constraints. A numerical example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed MPC.     

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。     

具有时延和数据包丢失的动车组网络控制系统建模方法研究

提出了一种具有时延和数据包丢失的动车组网络控制系统(NCSs)建模方法。假设网络时延小于采样周期,数据包传输成功率是固定的。动车组网络控制系统可以被描述为一个事件驱动的异步动态系统,使用动态输出反馈控制方法,讨论了闭环网络控制系统的稳定性。     

Absolute stability of Lurie networked control systems

This paper is concerned with the absolute stability problem of networked control systems (NCSs) with the controlled plant being Lurie systems (Lurie NCSs), in which the network‐induced delays are assumed to be time‐varying and bounded. First, in consideration of both the time‐varying network‐induced delays and data packet dropouts, the Lurie NCSs can be modeled as a multiple‐delays Lurie system. Then, a delay‐dependent absolute stability condition is established by using the Lyapunov–Krasovskii method. Next, two approaches to controller design are proposed in the terms of simple algebra criteria, which are easily solved via the toolbox in Matlab. Furthermore, the main results can be extended to robust absolute stability of Lurie NCSs with the structured uncertainties, where robust absolute stability conditions and approaches to robust controller design are presented. Finally, two numerical examples are worked out to illustrate the feasibility and the effectiveness of the proposed method. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

具有随机时延的网络控制系统周期反馈控制

针对一类具有随机时延的网络控制系统(NCSs)周期反馈控制问题,提出一个新颖的马尔可夫随机时滞系统模型.该模型包括一个分段常数广义采样保持函数(PCGSHF)以及一个用于描述网络诱导时延和数据包丢失的马尔可夫链.应用李亚普诺夫方法以及线性矩阵不等式技术得到了闭环 NCSs 随机稳定的充分条件,并给出了状态反馈控制器和 PCGSHF 的设计方法.最后,通过仿真算例验证了设计方法的有效性.