网络化控制系统的故障诊断与容错控制

介绍了网络化控制系统几类故障诊断与容错控制方法的基本思想。故障诊断与容错控制对于控制工程实践特别是对安全性有严格要求的控制系统是十分重要的。网络化控制系统通过共享网络资源实现控制而带来了各种优越性的同时,也给传统的控制理论带来了新的挑战。因此需要发展适用于此类异步的、基于信包的控制系统的控制理论与技术。网络化控制系统基于数学模型的故障诊断问题,在建立恰当的网络化系统模型后,可转化一类特定的时延系统故障诊断问题。     

一类网络化串级控制系统的分析与建模

提出了网络化串级控制系统的概念，并针对一类基于现场总线的网络化串级控制系统进行了研究.在网络诱导时延小于和大于一个采样周期的情况下，分别利用增广状态向量法，将系统建模为有限维离散时间线性时不变系统．最后，通过工业过程控制中的一个串级控制实例分析,说明了该建模方法的有效性.     

一类网络化串级控制系统的分析与建模

串级控制系统中,控制回路是通过实时网络闭合的.称为网络化串级控制系统.针对基于现场总线的一类网络化串级控制系统,主控制器和副控制器都采用了动态输出反馈,在网络诱导时延小于一个采样周期的情况下,利用增广状态向量法,将系统建模为有限维离散时间线性系统.最后,讨论了网络化串级控制系统中需要进一步研究的若干问题.     

一类网络化串级控制系统的分析与建模

针对基于现场总线的一类网络化串级控制系统,分析了其结构及系统模型,指出了网络诱导时延存在的位置,主控制器和副控制器均采用了增量式数字PID;在网络诱导时延常数小于、大于一个采样周期以及等于采样周期的整数倍的情况下,分别利用增广状态向量法,将系统建模为有限维离散时间线性时不变系统。最后,给出了网络化串级控制系统(NCCS)在不同时延的仿真实例。     

一类异步网络控制系统的分析与建模

针对具有异步时序和状态反馈的异步网络化控制系统，分析了在短时延单包传输、多包传输、单包传输有数据包丢失、多包传输有数据包丢失和长时延单包传输等不同网络条件下网络化控制系统的特点，在此基础上首次提出了各种不同条件下网络化控制系统的统一建模方法。这种包含系统噪声的离散状态空间模型的建立，为网络化控制系统的准
准确辨识和有效控制奠定了基础。     

网络化控制系统时延测量、分析与预测

针对网络化控制系统（NCS）中的随机时变时延,采用自行开发的基于应用层的测试软件,按照IETF（The Internet Engineering Task Force）的RFC2544规范,进行了6个多月实际测量,获得了170余万个网络时延数据;通过对实验数据进行相关分析,建立了网络时延的自适应自回归（AR）模型;并用自适应最小均方差（LMS）算法对实测的网络时延进行了估计和预测,实验结果表明了算法的有效性。     

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。     

一类具有随机时延的网络化控制系统的广义预测控制

网络化控制系统中,各种恒定、时变或者随机的网络时延会导致系统控制性能的下降甚至不稳定。针对基于交换式以太网所造成的随机网络时延问题,结合对系统结构及时延特征的分析,给出了一种基于广义预测控制的控制方法,该方法采用网络时间戳机制和模型的在线辨识,能够准确地测量系统输出并及时对预测值进行在线修正,实现对随机时延的网络化控制系统的有效控制。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

网络化控制系统中的抖动优化调度算法

在令牌型总线网环境下，提出折衷网络带宽资源占用和传输周期抖动的两步优化调度算法，在满足实时性要求的前提下，通过确定网络化控制系统中各控制闭环节点的采样周期及其在最小倍周期时段内的数据传输序列，在兼顾周期抖动对控制闭环动态性能影响的同时合理地调配了带宽资源，使系统具有较高的网络资源利用率。     

具有多传输通道系统的网络化预测控制

本文研究了一类具有多传输通道网络化系统的控制问题,基于网络化预测控制方法,提出了一种改进型的分布式预测补偿方式,从而更有效地利用反馈数据来提高控制系统的性能.对闭环网络化预测控制系统进行分析,得到其稳定性条件,特别地,在模型精确已知和多传输通道的时延为定常的情况下,该条件将会退化为本地控制的闭环系统稳定性条件.上述结论的好处是网络化预测控制系统中状态观测器和控制器的设计可以参考本地控制.通过球杆系统算例验证本文所提方法的正确性和有效性.     

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.     

基于MPC网络控制系统的设计与稳定性分析

针对网络延时的问题,本文提出了一种改进的模型预测控制方法.该方法是利用MPC(模型预测控制)预测的将来控制信号来补偿前向通道出现的延时或中断,同时用一个预测器来补偿反馈通道延时.文中描述了它们的控制特性并讨论了该网络控制系统的稳定性,并用实例仿真验证该方法的可行性和有效性.     

网络控制系统中的时延分析

介绍了网络控制系统的概念,论述了网络控制系统中的基本问题并分析了网络控制系统中的网络诱导时延。     

多包传输网络控制系统的对象建模

由于将通讯网络的引入,不可避免地引起传输延时。网络传输延时的存在使网络控制系统的分析和设计更加复杂和困难,尤其是多包传输的网络控制系统。在分析网络多包传输原因的基础上,研究了多包传输网络控制系统的对象建模。系统中传感器采用时间驱动的方式,控制器和执行器采用事件驱动的方式。在考虑系统噪声和网络诱导延时大于一个采样周期的情况下,给出了多包传输的网络控制系统模型。此模型可以用来分析系统的性能。     

一类网络控制系统的建模及分析

网络控制系统由于将通信网络引入控制系统的闭环反馈中,使得对其的分析、仿真和设计非常复杂。作为这些工作的基础,对网络控制系统如何建模以及建立合适的模型,意义尤显重要。在给出一定合理假设的条件下,对通信网络只存在于传感器和控制器之间的一类网络控制系统结构进行了分析,建立了其适当的数学模型。考虑到网络控制系统中通信网络的存在会导致多数据包传输的情况,因此在给出模型的基础上,又建立了多数据包传输的网络控制系统模型,并做了分析。     

网络化控制系统的研究综述

通过实时数据通信网络形成闭环回路的控制系统称为网络化控制系统。文章系统地阐述了网络化控制系统的产生、发展及典型系统。通过当前的研究现状分析了网络化控制系统的结构及特性,特别是延迟特性。从不同的应用角度着重讨论了网络化控制系统的控制方法。最后指出了进一步的研究问题。     

网络控制系统的概述及其研究策略

由复杂大系统控制和远程控制系统对网络化拉制的客观需求,从网络控制系统的特点和要求出发,介绍了网络控制系统的设计及分析方法,并针对网络控制系统中存在的主要问题,即延迟和数据包丢失同时存在,介绍了几种较为常用的模型及分析方法,使读者了解目前网络控制系统研究的现状,为更进一步的研究探索提供参考。     

基于动态反馈控制器的网络控制系统的稳定性分析

考虑实际模型的不确定性,针对一类具有不确定线性参数的网络控制系统,给出具有网络诱导时延及不确定线性参数的被控对象模型,设计其动态反馈控制器,建立基于动态反馈控制器的网络控制系统闭环模型.采用Lyapunov方法,给出保证该系统稳定的最大允许时延上界.仿真结果表明系统模型及控制器设计的合理性,所得最大允许时延上界保守性更弱.