最早截止期优先的网络控制系统动态调度研究

网络控制是涉及计算机技术、自动控制技术、通信技术和最优化理论等的综合学科,网络调度对网络控制系统性能的影响是近年来国际学术界研究的热点。介绍了网络控制系统的基本组成和可调度性分析方法,提出一种由实时任务调度理论改进的网络动态调度理论——最早截止期优先(EDF)动态调度算法,并在控制器局域网络下采用Truetime与Simulink仿真工具共同构建了多回路的网络控制系统。仿真实验结果表明:最早截止期优先动态调度算法可以在不确定的网络环境下使各回路控制器性能达到最优。     

并行网络控制系统服务质量管理

为解决网络控制系统因并行而导致的时延增大问题,协调并行控制效率与信息通信负荷,建立了网络控制系统并行化体系结构、质量衡量标准和服务质量管理模型.提出了基于控制器闲置时间的最大闲置时间最先(MvTF)的消息调度策略.以基于CAN总线的并行网络控制系统服务质量管理为例,建立了服务质量管理仿真模型,并将上述调度策略与单调速率调度策略进行了仿真比较.仿真结果表明,采用MVTF调度策略进行并行系统的服务质量管理能够有效提高网络控制系统的控制性能及网络利用率.     

网络延时对网络控制系统的影响及其控制对策

随着网络控制系统理论及应用研究的不断进展,网络延时对网络控制系统的影响日益突出,它是恶化系统性能、导致信息不能准时到达、引起系统不稳定的重要因素.在对网络控制及其特点进行分析的基础上,研究了网络延时对网络控制系统的影响,并从减少网络延时的网络优化与调度策略、无模型智能控制策略、鲁棒控制策略等方面出发,对网络延时的控制对策进行了分析和探讨,为进一步有效地实施网络控制提供了可靠途径.     

网络延时对网络控制系统的影响及其控制对策

随着网络控制系统理论及应用研究的不断进展，网络延时对网络控制系统的影响日益突出，它是恶化系统性能、导致信息不能准时到达、引起系统不稳定的重要因素．在对网络控制及其特点进行分析的基础上，研究了网络延时对网络控制系统的影响，并从减少网络延时的网络优化与调度策略、无模型智能控制策略、鲁棒控制策略等方面出发，对网络延时的控制对策进行了分析和探讨，为进一步有效地实施网络控制提供了可靠途径．     

网络化控制系统离散二次型最优控制综合设计

基于网络QoS如延迟、丢包建立网络化控制系统状态方程,提出一种根据网络QoS离散化连续系统二次型代价函数及设计相应最优LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器的方法。针对系统控制性能对网络QoS的约束,提出一种能够兼顾系统性能与网络QoS的控制与调度综合协调设计方法。仿真实验证明了提出的网络化控制离散二次型最优综合设计方法的必要性和与已有的二次型最优控制方法相比的优势。     

网络控制系统中同步误差理论分析

研究和分析了网络控制系统（NCS）中同步误差理论,在局域网（LAN）中,网络控制系统的稳定性主要受通信延迟、带宽限制、包丢失和同步误差这四个方面影响,而同步误差延迟的时间长短对网络控制系统稳定性的影响尤为严重。本文主要通过数学模型检测和识别同步误差,并对有无同步误差情况下所得到的脉冲响应进行研究与分析,来观测网络控制系统稳定性的高低,从而对有无同步误差的网络控制系统的稳定性做出评估。     

网络控制系统变采样周期智能动态调度策略

针对网络控制系统中采样周期时变不确定性对控制性能和网络运行性能的影响,提出一种基于反馈控制原理和预测机理的智能动态调度策略.该策略利用网络资源利用率、截止期错过率以及误差绝对值积分(Integralof the Absolute Error,IAE)对消息进行反馈控制调度,保证网络利用率、截止期错过率以及控制性能保持在期望的范围内;利用BP神经网络对网络利用率和数据包执行时间进行预测,实时调整控制系统的采样周期,以适应网络中信息流的变化.仿真试验结果表明该调度算法既能满足控制系统的性能,又提高网络资源的利用率.     

具有数据包丢失的NCS反馈调度研究

网络化控制系统数据包丢失会导致控制系统性能下降与网络资源利用率降低。该文分析了网络化控制系统的数据包丢失问题,基于网络利用率,采用反馈调度方法,动态调整网络化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,仿真结果表明该方法的有效性。     

网络控制系统的时延特性分析

在网络控制系统中，由网络产生的信息传输时延对系统的控制性能有重大影响.时延会降低系统的控制性能，使系统稳定范围变窄，甚至可能使系统不稳定.首先概述了网络控制系统及固有的特点，随后深入分析了网络控制系统中时延产生的原因以及采用随机访问和调度两类访问方式的控制网络中时延特性，阐明了时延对系统性能的影响，并通过实例给出了系统稳定时延和采样周期之间的约束关系.该约束关系可作为选择采样周期的参考依据.     

基于神经网络延时预测的自适应网络控制系统

针对网络控制系统存在着随机、时变、不确定的信息传输延时,采用带有时间戳的线性神经网络(TSLNN)进行在线延时预测,实时地获得当前采样周期的网络传输延时预测值.该方法选取3个先验的网络实测延时值作为神经网络的输入样本,选用widrow-hoff学习规则作为神经网络的训练算法;应用网络传输延时预测值,并采用一阶Pade方法,对数学模型中的延时环节进行线性化处理,从而获得无刷直流电机调速网络控制系统的线性数学模型;最后,利用模型参考自适应控制方法(MRAC)设计闭环控制器.仿真结果表明,将基于TSLNN在线延时预测的MRAC方法应用于无刷直流电机调速网络控制系统中,可以获得令人满意的系统动、静态性能.     

网络控制系统中采样周期的优化选取方法

对网络环境下的控制系统时延进行了分析,讨论了系统采样周期和网络时延对网络控制系统的影响,以优化控制系统性能为目标,以网络的可调度性为条件,结合系统控制与网络调度,给出了NCS的优化模型和采样频率的求取方法,并给出了优化实例。结果表明:该调度算法既满足了控制系统的性能,又优化了网络调度,提高了网络资源的利用率,为选择网络控制系统采样周期提供了指导方法。     

基于TTCAN和NCS的鱼雷制导系统结构

研究了时间触发的CAN总线、网络控制系统和基于网络控制原理的鱼雷制导系统。对于基于时间触发的TTCAN，详细分析了高层协议及工作原理。提出基于NCS的鱼雷制导系统一般性结构和设计方法，通过仿真分析了鱼雷网络控制系统存在的时延和数据包丢失等稳定性问题。通过对鱼雷网络控制系统结构、实时网络通信协议和规范的研究，指出NCS将是下一代全数字鱼雷的重要技术基础和结构。     

基于模型的网络控制系统故障诊断综述

针对网络化控制系统存在随机时延、丢包、异步等问题,在分析网络控制系统不同数学模型基础上,详细介绍了故障诊断与容错控制的常用方法:即基于信息调度模型的方法、基于时延模型的方法、基于T-S模糊模型的方法.并相应地分析了每种方法的原理及其优、缺点.另外,还对近年来常用方法的最新发展结果进行了总结分析.最后指出该领域有待进一步...     

网络控制系统的动态权重变采样周期调度算法

为提高网络控制系统的性能,提出一种用于网络控制系统的动态权重变采样周期调度算法.首先,通过二次平方根映射函数,根据控制回路数据传输误差对各个控制回路赋予不同的动态权重;然后,根据当前网络运行状况,通过比例控制预测新的网络利用率,同时利用最小二乘支持向量机算法预测各回路数据包传输时间;最后,在网络带宽资源受限的情况下,利用回路动态权重、网络利用率预测值并结合控制回路数据包传输时间,动态的调整回路的采样周期,使得网络控制系统的性能得到优化.仿真实验表明,提出的变采样周期调度算法能够使得网络利用率收敛到设定值,减少了控制回路的数据传输时延,提高了系统的输出响应与控制性能.     

Quality of experience based scheduling algorithm in LTE network with various traffics

Quality of experience (QoE) based scheduling algorithm of long term evalution (LTE) network with various traffics is studied. Utility functions are adopted to estimate mean opinion score (MOS) for different traffics and a new MOS metric called normalized MOS is defined. A scheduling algorithm based on normalized MOS and greedy algorithm is proposed, aiming at maximizing the entirety MOS level of the whole users in the cell. We compare the performance of the proposed algorithm with other typical scheduling algorithms and the simulation results show that the algorithm proposed outperform other ones in term of QoE and fairness.     

网络控制系统的补偿预估器设计及稳定性分析

针对网络控制系统中的网络时延和数据包丢失问题,提出了在网络控制系统的控制器节点使用补偿预估的方法,以提高控制系统的性能.补偿方法针对网络时延,预估方法针对数据包丢失.通过构造增广状态向量,建立了统一的系统模型,当时延小于一个采样周期且数据包传输率一定时,将使用了补偿预估方法建模的该系统看作是具有两个事件的异步动态系统,并推导出系统指数稳定的充分条件.仿真结果表明,所提出的方法能有效提高控制系统的性能.     

永磁同步电梯门机改进型自抗扰控制策略

针对永磁同步门机转动惯量大范围变化导致控制器参数设计困难这一问题,提出改进型线性自抗扰控制(LADRC)策略.设计转速自抗扰控制器,对转动惯量和负载变化引起的扰动进行实时观测和补偿,达到改善转速控制性能并避免控制器参数标定过程的目的;设计并联型LESO,能够在线性扩张状态观测器(LESO)带宽取值受限的条件下提高扰动观测性能并保留线性自抗扰控制器参数设计简单的优点.仿真和工程验证均表明：所提出的改进型自抗扰门机控制系统在简化控制器参数标定过程的同时获得更优良的控制性能,且对不同型号门机系统具有广泛适用性,采用该控制器可降低应用成本,提高行业竞争力.     

网络化控制系统研究现状与展望

网络化控制系统最主要的结构特性是系统的反馈通过网络构成闭环,比传统控制系统具有安装成本低廉、易于维护、系统灵活可靠等优点;同时,网络传输的引入,使得网络化控制系统研究更加复杂,传统控制理论成果难以直接应用到网络化控制系统中.本文介绍了网络化控制系统的研究现状及未来发展方向.     

一类长时延网络控制系统的无源控制

目的将无源控制引入网络控制系统,研究一类长时延网络控制系统的无源控制问题.方法运用线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov理论,推导闭环系统渐近稳定且满足无源性的充分条件及无源控制器的设计方法.结果提出了一类长时延网络控制系统的模型,分析了闭环系统渐近稳定且满足无源性的充分条件,并给出无源控制器的设计方法.结论通过设计无源控制器,使长时延网络控制系统的性能有了很大改善,通过Matlab数值仿真算例,证明了分析方法和结论的有效性.