基于双边闭环函数的网络化采样控制系统稳定性分析EI北大核心CSCD

考虑数据通信时延不确定环境下网络化采样控制系统的稳定性问题.首先基于输入时滞方法,建立包含采样周期信息的网络化采样控制系统的数学模型,在此基础上,采用双边闭环函数方法和自由矩阵积分不等式技术,得到网络传输时滞变化区间依赖稳定性新准则,并进一步讨论了网络化采样控制系统中网络时延与采样周期之间的关系.仿真结果表明减小采周期可以增强网络控制系统对网络通信时延的鲁棒性.     

多回路网络化控制系统中采样周期的优化算法研究

研究了具有多个控制回路的网络化控制系统中采样周期的优化确定算法．采用将基本周期划分为时间段的方法，取各控制回路的采样周期为基本周期的2的阶次方倍且不大于相应回路的最大允许网络时延．通过对系统的可调度性进行分析，能够优化确定出各控制回路的采样周期，并且保证实时性周期数据和实时性非周期数据的实时传输以及非实时数据的最小利用率．基于CAN总线控制网络的仿真结果表明了本算法的有效性．     

远程控制系统中实时采样信息的研究

基于TCP/IP网络的远程控制系统有广阔的应用前景。控制系统中TCP/IP网络传送实时采样信息时发生的时延和时延的不确定性是影响该系统实用化的关键。通过在网络环境下进行的传输实时采样信息试验表明,如果时延小于控制系统的采样周期,那么它的影响可以忽略不计;如果大于采样周期,不确定性时延会使控制系统发生空采样、多采样及实时采样信息失真,这些现象对整个远程控制系统的影响以及相应的控制策略是今后研究的重点。     

EPA网络控制系统时延特性分析

EPA（Ethernet for Plant Automation）通过微网段划分和确定性调度策略解决了以太网的非确定性问题,实现了信息的实时传输。作为一种实时网络控制系统,网络时延特性是影响EPA控制性能的关键因素。在分析EPA信息结构和信息传输规律的基础上,研究了EPA微网段中信息传输网络时延的构成和各部分子时延的特性。通过分析确定性调度策略,对网络时延各部分中最重要的通信调度管理实体排队时延部分进行了重点研究,推导了周期报文和非周期报文排队时延的数学表达式,还建立了确定周期报文发送时间片和非周期报文发送时间片的数学模型。最后通过一个实例对相关分析进行了验证,找到了制约EPA网络时延特性的关键因素并提出了解决方案。     

基于JitterBug的网络控制系统性能补偿

在网络控制系统中,采样周期以及时延对于系统性能有着重要的影响.提出了一个仿真软件JitterBug,它可以通过计算线性控制系统的性能代价函数来分析实时控制系统的性能,同时提出了一种增益调度的方法来改善时延对于控制系统性能的影响,仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于SSA-BP神经网络的网络控制系统延时预测

针对存在信号传输诱导时延的网络化控制系统,利用Matlab truetime2.0对控制系统进行建模,通过以往系统时延采样数据,对当下网络控制系统时延值进行神经网络预测,得到控制系统实时时延值,使之成为无延迟系统,消除传输时延对系统控制稳定性的影响.基于网络控制系统时延不确定特性提出基于麻雀搜索算法(Sparrow S...     

分布式网络化控制系统优化协同设计

网络化控制系统的性能不仅与控制器的设计有关还与网络QoS有密切的联系;针对基于CAN总线协议的多闭环控制系统共享网络带宽的控制与资源调度协同设计问题,首先给出连续控制系统性能指标与传输延迟、采样周期的近似线性关系,然后以此为目标函数,以不可抢占RM可调度性和控制系统稳定性为约束条件,分配网络带宽,使控制系统整体性能最优,并对得到的传输周期进行谐调化处理,提高网络利用率;采用资源预留方法在不影响周期数据实时性的前提下,保证非周期数据的平均响应时间;最后将协调设计结果应用于某基于CANopen协议的分布式控制实验系统,控制3组倒立摆,通过研究脉冲响应并已有的调度策略比较说明了所提出策略可以有效提高控制系统性能及带宽利用率.     

基于网络延时的LQG控制器设计

控制网络中传输延迟的存在,导致确定性闭环网络控制系统转化成一时变不确定性系统.针对网络控制系统中存在小于一个采样周期的传输延迟,提出控制方案,分析建立数学模型,设计出满足要求的时延网络控制器.并通过仿真验证了该结果的正确性,使系统在能控性和稳定性方面得到明显改善.     

基于灰色预测的网络控制系统协同优化反馈调度策略研究

研究了网络控制系统的反馈调度问题;在调度器的设计过程中,采用灰色预测方法来获取网络可利用资源,以调整网络控制系统各回路中传感器的采样周期,从而达到各回路网络资源的优化配置,有效减小网络控制系统中的诱导时延,极大地改善了动态网络环境,克服了现有静态调度方法的不足;最后,通过仿真分析证实了所提理论的有效性.     

基于传输误差的网络控制系统调度方法

提出一种基于网络传输误差的控制系统调度方法,分析经典的静态和动态调度策略,给出通信网络的可调度性判据和网络调度下的控制性能稳定性约束。针对不可调度情况,使用网络监测得到网络传输误差,调整传感器的采样周期和在控制器进行数据包补偿的方法,并通过仿真实验验证该方法的有效性。     

网络化控制系统的研究现状与展望

随着网络技术的发展，网络化控制系统日益成为人们关注的课题，特别是目前工业以太网所取得的进展引起人们广泛兴趣。介绍了网络化控制系统的发展过程，在综述网络化控制系统研究现状的基础上，对网络化控制系统的建模、状态估计、信息时延、调度算法、通信约束等方面进行了深入分析，并对其中的建模、网络信息调度的最优化、网络环境下控制理论研究、应用研究等方面的未来发展作了展望。     

具有通信约束的网络控制系统动态调度与H∞控制协同设计

针对一类具有通信约束的随机时延网络控制系统,提出一种基于试一次丢弃(try-once-discard,TOD)动态调度策略与鲁棒H∞控制器协同设计的方法.考虑通信约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的离散切换系统,并采用切换系统和Lyapunov稳定性理论,给出了TOD调度策略下使闭环系统渐近稳定的鲁棒H∞控制器设计方法.最后通过仿真验证了方法的有效性.     

多回路网络化控制系统级联反馈调度

针对动态环境下的多回路网络化控制系统，本文基于反馈控制与网络调度协同设计的思想，提出一种级联反馈调度策略．以优化系统整体控制性能为目标，根据可用带宽资源的动态变化，对控制回路采样周期进行在线调节，将截止期错过率控制在期望的较低水平，并对可用带宽进行优化分配．仿真实验结果表明，相对于传统设计方法，该方法能够明显改善整体控制性能．     

网络控制系统的一种变采样周期动态调度策略

提出一种基于网络运行状态的网络控制系统动态调度器的设计方法．首先利用监测器在线获取当前的网络利用率、网络诱导误差和数据包执行时间，基于获取的网络状态，预测下一监测周期内的网络利用率和数据包执行时间．然后按照网络运行性能和控制性能的需求，基于网络利用率和数据包执行时间的预估值分配网络资源，计算控制系统新的采样周期．当数据包传输发生冲突时，采用MEF（Maximum Error First）作为辅助调度策略，确定数据包的发送优先级．最后通过一组仿真结果验证了所设计的动态调度器的有效性．     

基于动态调度的网络控制系统设计方法

针对网络控制系统中存在多回路共享网络资源的问题,本文提出一种基于反馈和预测机理的动态调度策略,根据当前的网络状态在线调整控制系统的采样周期,以适应当前网络中信息流的变化,达到改善网络运行性能的目的．采用动态调度策略的网络控制系统为不确定变采样周期系统,经过等效变换,将系统等效为一类具有参数不确定性的离散系统．基于建立的模型,给出系统的鲁棒控制器参数化设计方法,并通过仿真实例验证了所提方法的有效性．     

Feedback scheduling of model-based networked control systems with flexible workload

In this paper, a novel control structure called feedback scheduling of model-based networked control systems is proposed to cope with a flexible network load and resource constraints. The state update time is adjusted according to the real-time network congestion situation. State observer is used under the situation where the state of the controlled plant could not be acquired. The stability criterion of the proposed structure is proved with time-varying state update time. On the basis of the stability of the novel system structure, the compromise between the control performance and the network utilization is realized by using feedback scheduler.Examples are provided to show the advantage of the proposed control structure.     

基于死区调度的无线网络控制系统保性能控制器设计

针对无线网络控制系统(WiNCS)中网络带宽有限、节点能量有限、网络冲突概率高和节点动态移动的特点,提出了基于系统误差的死区调度策略,即只在系统误差绝对值大于死区阈值时才进行控制量的计算和传输.将死区调度描述为一个非线性函数,并在考虑系统参数不确定性和网络诱导时延的情况下,建立了基于死区调度的无线网络控制系统模型.利用Lyapunov-Krasovskii方法,给出了保性能控制器的设计方法.仿真实验结果表明所提方法在保证控制性能的基础上有效地降低了控制器的数据传输率.     

Dual scheduling and quantised control for networked control systems with communication constraints

A novel integrated design scheme of average dwell time scheduling strategy, dynamic bandwidth allocation policy and quantised control for a collection of networked control systems (NCSs) with time delay and communication constraints is proposed in this paper. A scheduling policy is presented to accommodate the limitation of communication capacity which depends on the convergence rate of closed-loop system and divergence rate of open-loop plant. Linear programming technique is adopted to dynamically allocate bit rate for each node and the strategy is used to make trade-offs between the network utilisation and the control performance which provides an effective way of optimising the quality of control (QoC) and the quality of service (QoS) for NCSs. Mid-tread uniform quantisers update the quantisation rules according to the assignment of the bit rate and convert the quantised state into a kind of input saturation with bounded disturbances. Taking into account the effect of dual scheduling strategy and quantisation, the NCSs are modelled as discrete-time switched systems with bounded disturbances. Furthermore, a scheduling and quantised feedback control co-design procedure is proposed for the simultaneous stabilisation of the collection of networked subsystems. Finally, a simulation example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

基于马尔科夫链的网络控制系统调度

网络控制系统数据包的丢失将导致控制系统性能下降与网络资源利用率降低。以马尔科夫链对网络控制系统的数据包丢失时延进行动态预测,并将它作为网络利用率的一个重要参数,利用反馈原理动态地调整网络控制系统控制任务周期,在线分配网络资源,实现调度与控制的集成,提高了网络资源的利用率与控制系统性能,仿真结果表明了该方法的有效性。