具有控制约束的网络控制系统的鲁棒H∞控制

针对具有控制约束的网络控制系统（Networked Control Systems,NCS）的特点,建立了具有外部扰动的网络控制系统模型,对其H∞性能加以分析和研究,并验证所取得的理论成果．假设具有控制约束的网络控制系统的口。控制器与执行器均为事件驱动,传感器为时间驱动,且网络诱导时延小于传感器的采样周期,然后将此类网络控制系统的广义被控对象建模为一类线性离散系统,运用Lyapunov函数和线性矩阵不等式（LMI）,导出闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件,并给出了控制器的具体求法。得到了系统的H∞控制器存在条件及具体方法,通过设计该控制器,使具有外部扰动的网络控制系统的性能有很大的改善,通过Matlab仿真证明该控制器行之有效。     

具有反馈增益摄动的网络化控制系统H控制

在考虑系统状态反馈增益发生加性不确定摄动的情况下,基于线性矩阵不等式（LMI）方法,研究了具有网络诱导时延的网络化控制系统（NCS）H非脆弱控制器的设计问题．以线性矩阵不等式形式给出控制器存在的充分条件,通过求解LMI得出控制器参数．数值示例表明,当其控制器增益不确定时,所提H非脆弱控制器仍保证NCS渐近稳定,并具有所期望的H性能;而当控制器增益不确定时,由H鲁棒控制控制器控制的NCS将不稳定．     

存在通信约束和时延的多输入多输出网络控制系统镇定研究

讨论了一类存在通信约束和时延的多输入多输出网络控制系统（NCS）的建模和控制问题.该NCS具有多个传感器和执行器，由于网络通信受限,在同一时刻只能允许部分传感器和执行器访问网络.传感器和执行器访问网络的过程可以用两个马尔可夫链来描述,并且在假设传感器—控制器时延和控制器—执行器时延均为短时延的情况下,将整个闭环NCS建模成一个具有两个模式的马尔可夫切换系统.基于LMI技术和李亚普诺夫方法,给出了闭环NCS随机稳定的充分条件,并给出了状态反馈控制器的设计方法.最后的数值算例验证了所提方法的有效性.     

基于模糊自适应PI改进的Smith预估器在网络化控制系统中的应用研究

网络化控制系统（NCS）中不可避免的网络诱导时延使传统的控制器难以达到较好的控制效果,针对网络化控制系统中前向传输时延无法精确测量的特点,提出了一种有效的控制方法。仿真结果表明,采用Smith预估控制与模糊自适应PI控制算法相结合的方法,能有效地增强网络化控制系统控制规律的自适应性,显著改善和提高系统的抗干扰性和鲁棒性能。     

一类多延时多变量网络控制系统的建模及稳定性

针对一类多延时多变量网络控制系统（NCS）,讨论其建模和稳定性问题．首先假设传感器采用时间驱动、控制器和执行器采用事件驱动,建立了系统在连续时域~MIMO数学模型;然后根据Lyapunov稳定性原理和Razumikhin定理,构造系统的Lyapunov函数,并分析系统的渐近稳定性,进而得到了系统稳定的时延参数和稳定性条件;最后通过仿真实例验证了该类网络控制系统的稳定判据．     

分散事件触发NCS的H∞控制器设计

针对具有时变时延的网络化控制系统（networked control system,NCS）,提出一种新的分散事件触发通讯机制。该机制可以有效的节约网络资源并且不依赖于状态数据的完整信息,若干个空间分布式传感器结点采集状态数据的局部信息并根据子传输机制传输信号。本文首先建立包含网络时延和分散事件触发条件的闭环NCS模型,然后利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出闭环系统渐近稳定的充分条件,进而给出H∞控制器和分散事件触发机制的协同设计方法,最后通过Matlab数值仿真验证该方法的有效性。     

针对数据包丢失的网络控制系统的建模及稳定性分析

NCS主要通过数字通讯网络连接方式来替代传统的点与点之间的连接方式,从而构成闭环控制系统。在NCS中具有各种信息,主要包括控制器输出、对象输出,通讯网络通过控制系统中的各部件,比如传感器、执行器、控制器之间进行交换、传输。网络控制系统在进行信息传输时,存在数据包丢失,从而降低控制系统的性能。本文主要针对数据包丢失的网络控制系统的建模及其稳定性进行了分析。     

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。     

新术语《网络控制系统》

网络控制系统（NCS：Networked Control System）就是通过实时网络形成闭环的反馈控制系统。网络控制系统实现了将不同地域的传感、控制、执行等分布对象通过网络连接起来，从而形成了结构更加灵活，功能更为强大，当然也更加复杂的控制体系。     

网络控制系统研究综述与前景展望

介绍了网络化控制系统（networked control system, NCS）出现的背景，综述了NCS面临的基本问题和现状，整理了近年来NCS分析与综合方面的研究成果和最新进展．描述了NCS的模型、特点、时延、丢包、稳定性、网络调度等内容，归纳了现有的研究方法．对TrueTime和NS2等仿真工具做了比较详细的阐述．最后，论述了NCS研究中尚待解决的问题，展望了网络控制系统未来的发展前景．     

一类基于观测器状态反馈镇定的网络化控制系统

本文研究仅仅在传感器与控制器之间存在网络的网络化控制系统的观测器以及控制器的设计问题．考虑系统同时存在随机时滞和数据包丢失的情况，通过求解线性矩阵不等式，设计出了保证网络化控制系统渐近稳定的观测器以及控制器．最后给出一个实例说明了此设计方法是有效的．     

基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络控制系统设计

网络控制系统（NCS）是指传感器、执行器以及控制器通过网络进行数据通信的控制系统,它不仅是1个控制系统,还是1个网络系统。网络中的各种复杂因素使得网络控制系统的设计非常复杂。为此,提出了1种基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络控制系统体系结构,并对其中的核心模块——网络层进行了实现。在此基础上,开发了远程电机控制系统。开发实例表明,所提出的网络控制系统体系结构简单、方便,即使开发人员不懂通信,也可以很容易地通过模块化构造实际网络控制系统。     

具有控制约束的网络控制系统的鲁棒H_∞控制

针对具有控制约束的网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)的特点,建立了具有外部扰动的网络控制系统模型,对其H∞性能加以分析和研究,并验证所取得的理论成果.假设具有控制约束的网络控制系统的H∞控制器与执行器均为事件驱动,传感器为时间驱动,且网络诱导时延小于传感器的采样周期,然后将此类网络控制系统的广义被控对象建模为一类线性离散系统,运用Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI),导出闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件,并给出了控制器的具体求法.得到了系统的H∞控制器存在条件及具体方法,通过设计该控制器,使具有外部扰动的网络控制系统的性能有很大的改善,通过Matlab仿真证明该控制器行之有效.     

基于ARMA模型的NCS前向时延预测研究

网络化控制系统（Networked Control System,NCS）中固有的网络时延会降低系统性能甚至导致系统不稳定,网络时延主要包括前向时延和后向时延。考虑到前向时延在控制器设计控制律时尚未发生,采用自回归滑动平均模型对前向时延进行预测,并将其与径向基函数（RBF）神经网络预测结果进行了对比分析,验证了所给方法的有效性和优越性。     

具有反馈增益摄动的网络化控制系统H∞控制

在考虑系统状态反馈增益发生加性不确定摄动的情况下,基于线性矩阵不等式(LMI)方法,研究了具有网络诱导时延的网络化控制系统(NCS)H∞非脆弱控制器的设计问题.以线性矩阵不等式形式给出控制器存在的充分条件,通过求解LMI得出控制器参数.数值示例表明,当其控制器增益不确定时,所提H∞非脆弱控制器仍保证NCS渐近稳定,并具有所期望的H∞性能;而当控制器增益不确定时,由H∞鲁棒控制控制器控制的NCS将不稳定.     

基于极点配置的随机时延网络控制器设计

针对网络控制系统(NCS)的随机短时延问题,在传感器和执行器由时间驱动、离散控制器由事件驱动方式下,将NCS描述为切换系统模型。结合极点配置和特征根连续变化原理,根据时延与增广矩阵特征根最大模长之间的关系,将切换系统进行简化并设计相应的状态反馈控制器。实验结果表明,该控制器求解简单、易于实现,且可根据实际系统性能要求选择控制参数。     

遗传算法在Overlay-NCS中的应用研究

由于Internet随机、不确定的延时,不能保证基于Internet的远程网络控制系统（NCS）实时性等QoS要求,从而影响NCS稳定性。结合远程NCS数据传输的特点,利用Overlay网能改善基础网络服务QoS性能和遗传算法、模拟退火算法能优化系统Overlay网络费用的特点来保障远程NCS的可靠性。通过实验仿真结果表明,当覆盖网络负载不过大时,该策略能在满足远程NCS系统延时要求的基础上,使控制系统的覆盖网络总费用达到最小化,有助于控制系统在Internet上的部署。     

基于覆盖架构的NCS最小代价调度策略

将覆盖网络引入到基于Internet的网络控制系统（NCS）中,讨论了一种适合于Internet网络控制系统的相近最小代价调度（MLCS）策略,并对其进行了优化。通过仿真系统表明,该基于覆盖网络的调度及其优化策略能有效地保证网络服务质量QoS,从而提高NCS的性能。     

受网络攻击影响的网络控制系统的混合H∞ 及被动控制

针对受两种随机网络攻击影响的网络控制系统(Networked Control Systems,NCS),在分散事件触发机制下,考虑网络时延,通过选取适当的Lyapunov函数,得到了闭环NCS渐进稳定的充分条件,同时使系统具有混合H∞ 及被动性能.其次,在稳定性判据下,给出控制器的设计方法.分散事件触发机制将传感器和事件触发器进行空间分布式设置,缓解了网络拥堵,攻击影响下混合H∞ 及被动控制器的设计保证网络安全的同时增强了系统的抗干扰能力.最后,通过Matlab进行仿真,验证了所提方法的有效性.     

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。