基于网络控制的球杆系统模糊控制器设计

针对网络化控制系统中存在的网络延时的不确定性,提出了如何根据系统的控制性能要求处理网络传输过程中网络延时的时变特性.通过对网络环境的分析,把网络延时进行分段序列化,使时变的网络延时转换成一个固定延时序列.在球杆系统本地化控制中加入固定延时,获取不同延时情况下球杆系统的最佳控制参数.在网络控制中,通过捕获的网络延时查找最...     

网络控制系统补偿器设计及稳定性分析

为解决网络延时对网络化控制系统性能的影响, 从控制的角度提出基于系统模型的补偿器设计方案以解决网络延时问题. 通过对广义预测控制算法GPC状态空间形式的推导, 设计具有多步预测功能的网络控制器, 实现前向通道的延时补偿; 构造具有延时补偿功能的状态观测器以补偿反馈通道延时. 分析了使用上述延时补偿策略所构成的闭环网络控制系统的稳定性. 通过对不同网络延时补偿的仿真实验, 证实了该补偿算法能有效改善控制系统性能并保持系统的稳定.     

基于最优灰色预测的网络控制系统研究

具有随机不确定性网络延时是网络控制系统的重要特点,也是需要解决的首要问题。本文采用灰色预测模型对网络延时建模,并根据最优化理论对其优化,结合预测函数控制实现网络控制系统的控制算法。最后使用True-time软件包和MATLAB进行算法仿真。仿真结果验证了该算法对网络控制系统各种延时具有良好的补偿效果。     

新型网络控制器在组态软件中的应用研究

基于网络延时及软件延时给控制系统带来的新问题,从网络控制系统先进控制器设计角度出发,探究通过改进网络控制器的设计方法,提高网络控制性能.通过在相同网络条件下进行仿真实验,验证了改进的PID-Smith预估器能够更好地改善网络控制系统的控制性能.将这种改进的网络控制器技术应用于组态软件设计中,将来组态软件在工业自动化过程控制的应用中可以发挥更好的网络控制功能,从而提升组态软件产品的控制功能.     

球杆网络化控制系统的延时分析与控制方法研究

对球杆系统进行了机理建模,并针对球杆网络化控制系统网络负载小、节点少、带宽冗余等特点,从网络通信原理的角度分析了网络延时的不确定性,结合测试结果提出了具有时变性、分段保持性延时特征的网络环境的假设.在这个前提下,将网络分布时延转换为前向通道上的单一时延.在此基础上提出了球杆网络化控制系统的根据延时分段补偿控制的策略及在...     

基于延时预测的模型状态反馈网络控制方法

网络延时的存在不仅会使控制系统的动、静态性能变差,还可能会破坏系统的稳定性,造成既有控制方法的失效。针对带有随机延时的网络控制系统,提出了一种基于网络延时实时预测和系统状态逼近的控制方法。首先,建立无延时的理想控制系统模型作为标准控制系统模型;其次,应用基于隐马尔可夫模型(HMMs)的延时预测算法预测网络延时,该方法能够实时自适应学习,以适应网络负载情况的变化,得到更符合实际情况的延时预测值;最后,根据网络延时的预测值、实际网络控制系统与标准控制系统模型的状态之差,来调整控制信号,从而使实际网络控制系统的状态与标准控制系统模型接近、甚至相等,达到期望的控制效果。数字仿真结果表明,这一方法是可行的,能够获得更加快速的动态性能和稳定的静态性能。     

基于时延动态补偿的网络控制器的设计

在网络控制系统中由于网络带宽的限制,不可避免地使网络系统产生网络诱导时延,从而导致系统性能下降甚至不稳定。文章针对延时不确定使得Smith预估补偿控制效果差的问题,提出了新的Smith补偿控制算法,根据控制器反馈信息对网络延时进行动态补偿,并与模糊PI控制方法相结合,构成Smith预估模糊PI控制器,使得闭环控制系统即使在模型失配的情况下,仍具有较高的稳定性、较强的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可行有效。     

基于因特网远程控制的Smith补偿和缓冲技术

本文对基于因特网的远程控制系统框图进行化简,使前向延时和反馈延时合并为总延时,这样系统只需设计一个补偿器,系统设计得到了简化,并采用smith补偿器进行补偿控制,改善了系统品质。对于网络延时的不确定性,在现场控制的计算机内采用了缓冲技术,将不确定延时转化为固定延时,即使在不进行网络延时的预测,也能达到较好的控制效果。     

基于因特网远程控制的延时预测的改进Smith补偿算法的研究*

针对网络延时不确定使Smith预估补偿器的控制效果差的问题,提出了改进的Smith补偿控制算法,通过对控制信息的反馈,起到了动态调整延时补偿时间的效果。仿真结果表明,本控制策略实现简单且具有很好补偿网络不确定延时的效果。     

LQG算法在双容水箱网络控制系统中的应用研究

针对网络控制系统中由于随机延时而导致系统不稳定的问题,描述了网络化预测控制系统的设计和实现.首先用机理法建立了双容水箱的数学模型,然后通过LQG算法调整到较好的控制参数,最后设计网络预测控制器和网络延时补偿器来补偿随机延时,使系统控制性能得到了较大的提高,取得了较好的仿真效果.     

网络控制系统的能控性与能观性

针对随机时变时延的存在使得网络控制系统的分析变得非常复杂,传统的控制理论在应用到网络控制系统中时必须重新考虑的问题,通过在传感器和控制器的发送端和接收端引入缓冲器的方法,将网络控制系统中随机时延转化为确定性时延,在此基础上研究了网络控制系统的能控性和能观性,并给出了网络控制系统能控和能观的充分必要条件。该方法可推广至其他的时延系统中去。     

网络控制系统的控制器设计方法概述

网络时延是网络控制系统（NCS）中存在的基本问题,克服网络时延的影响是设计网络控制系统的控制器首先要解决的问题。为此分别从短时延网络控制系统和大时延网络控制系统2个方面,重点分析了近年来网络控制系统控制器设计的研究现状和成果,总结了现有的研究方法,讨论了最新研究进展,指出存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

基于Internet的网络控制系统端到端时延分析

端到端时延是影响基于Internet网络控制系统(NCS)稳定性的一个重要因素。该文通过OPNET建模仿真,分析了系统的端到端时延特征、时延组成及时延瓶颈。讨论了不同的数据包大小对端到端时延的影响及其原因,把该时延用于一个NCS仿真实例,分析了其对系统稳定性的影响。在NCS的设计过程中,明确端到端时延特征有助于提高系统的稳定性。     

基于输出反馈的不确定NCS鲁棒容错控制

研究了一类具有网络诱导时延和参数不确定性网络化控制系统鲁棒容错控制问题.基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性对系统的影响,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用输出反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生故障时仍渐进稳定的充分条件,并以求解线性矩阵不等式组给出了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.     

基于网络控制系统平均时延的模糊控制器设计

针对网络控制系统(NCS)中的随机时延问题,根据实际网络时延的分布情况,提出一种新的具有随机时廷的网络控制系统的建模方法--离散T-S模型,并在此基础上应用并行分布补偿原理(PDC)设计模糊控制器.同时提出一种新的模糊控制系统隶属函数的确定方法,利用Lyapunov定理和线性矩阵不等式(LMI)研究系统的稳定性问题,给出了基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例验证了该控制方法能使具有时延的网络控制系统稳定.     

等式约束的网络化控制系统的稳定性设计

研究了等式约束的网络化控制系统的稳定性问题．在假设网络时滞是随机变化的，并且假设网络化控制系统的被控对象为一个具有等式约束的时滞系统的情况下，将网络化控制系统模型化为一个混合系统．然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该混合系统渐近稳定的一个充分条件．根据此充分条件，通过求解一个线性矩阵不等式，较容易地获得系统的最大允许网络时滞以及此时的控制器．最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的．     

存在时延和数据包丢失情况下状态反馈网络控制系统的指数稳定性

同时考虑网络诱导时延和数据包丢失以及传感器与控制器、控制器与执行器之间均存在网络的情况，研究了状态反馈网络控制系统的稳定性问题．基于一定的数据包丢失率和恒定时延，系统被建模为由结构事件率约束的异步动态切换系统．利用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式描述，推导出由数据包丢失率约束的系统指数稳定的充分条件，给出了系统指数稳定的容许数据丢包率和系统开环状态及闭环结构的关系，以使系统指数稳定．用Matlab LMI工具箱容易判定系统的指数稳定性，同时获得系统指数稳定的状态反馈控制律．Matlab仿真说明，分析方法是有效的，稳定判据是可行的．     

一类具有状态反馈NCS的H∞优化控制

研究一类网络控制系统(NCS)的H∞优化控制问题.状态反馈是兼顾系统性能和敏感性的最有效的控制方式,因此,针对一类不确定时延和有限能量干扰输入的状态反馈NCS,将其建模为不确定的线性时滞系统,并利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)研究H∞优化控制问题.首先给出NCS的鲁棒稳定的充分条件;然后给出NCS状态反馈次优和最优H;∞控制律的设计方法.仿真结果表明了该方法的可行性和有效性.

Abstract：

The H∞ optimal control problems of a class of networked control systems(NCS) is studied. The statefeedback is the most effective control mode, which combines system function and sensibility. Therefore, a class of state-feedback NCS with uncertain time-delay and limited energy disturbance input is modeled as the uncertain linear time-delay system. Then by using the Lyapunov theory and LMI, the problems about the H∞ optimal control are researched. The sufficient condition is first given for the robust stability of networked control system, and then the design methods of NCS state-feedback suboptimum and optimum H∞ control laws are obtained consequently. The simulation results show the feasibility and effectiveness of the results.     

基于网络模型的综合多速率采样预测控制器

针对网络控制系统(NCS)中存在的网络延迟和数据丢包问题以及网络控制系统的多采样率特性,将预测控制器和网络延迟补偿器相结合,提出一种基于网络模型的综合多速率采样预测控制器.预测控制器利用多步预测、滚动优化、反馈校正控制策略补偿了传感器-控制器传输延迟,网络延迟补偿器补偿了控制器-执行器传输时延和一些未知网络延迟.仿真试验表明,该算法对网络延迟和数据丢包具有一定的补偿作用,提高了网络资源利用率并且保证闭环网络控制系统渐近稳定.