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.     

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.     

一类新的基于神经网络预测的变周期网络控制系统采样方案

提出了一类新的能够减轻时延对网络控制系统影响的基于神经网络预测的变周期网络控制系统采样方法,简要论述了在网络控制系统中融入了BP神经网络后,如何对它进行建模、分析、控制,被选作采样周期的时延可以利用BP神经网络工具进行在线预测,文中还给出了一种新的可以应用于生产实践的网络控制系统推广模型．     

变采样周期网络控制系统的最优保性能控制

针对短时延网络控制系统,提出了将时变采样周期分成为定常采样周期和网络诱导时延的和.建立了系统离散模型,将采样周期的不确定性转换成系统参数的不确定性.研究设计了最优保性能状态反馈控制器,基于线性矩阵不等式的可行解给出了控制器参数.仿真证明了该方法的有效性,比较于其他的设计方式,该方法的计算量小.     

不确定采样周期输出反馈网络控制系统的稳定性

为研究基于模型的输出反馈网络控制系统在传输时延情况下的稳定性,以得到固定时延系统采样周期的最大波动范围,在系统中,采用状态观测器及内设模型估计采样时刻之间被控对象的状态,并充分利用系统结构和在采样点状态更新的信息。针对不存在丢包和存在丢包的情况,通过由采样周期、被控对象与模型参数构造的稳定性判别矩阵给出了使网络控制系统渐近稳定的充分条件。通过仿真示例验证了充分条件的正确性。     

具有包丢失和时延的网络控制系统的随机稳定性

考虑了具有包丢失和网络诱导时延的网络控制系统的随机稳定性。首先通过引入等价时延的概念来描述数据包丢失的数目、网络诱导时延与采样周期大小之间的关系。然后将网络控制系统建模为离散时间跳变系统,其等价时延由Markov链控制。最后用线性矩阵不等式和随机稳定理论给出所得系统随机稳定的充分条件和动态的状态反馈控制器。数值算例验证了该方法的有效性和优越性。     

基于时延补偿的网络控制系统调度策略研究

针对网络控制系统中时延和调度两个基本问题进行了相关研究,设计了一种基于模糊理论的时延补偿器,并在此基础上讨论了网络调度的优化方法。     

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.     

基于时延补偿的网络控制系统调度策略研究

针对网络控制系统中时延和调度两个基本问题进行了相关研究，设计了一种基于模糊理论的时延补偿器，并在此基础上讨论了网络调度的优化方法。     

变采样周期网络控制系统的模态依赖的H_∞预测控制

研究了一类具有随机时延和外部扰动的网络控制系统的H∞预测状态反馈控制器的设计问题.利用变采样周期的方法,将连续的网络控制系统离散化,从而建模为部分转移概率未知的马尔可夫跳变线性系统.利用一步性能函数,给出了保证整个闭环系统随机渐进稳定且具有性能指标上界的充分条件,通过线性矩阵不等式的方法,给出了预测状态反馈控制器的设计方法。     

网络控制系统调度与控制综合设计研究综述

网络控制系统的设计需同时考虑信息调度和控制性能两个方面。针对网络控制系统中这两方面的综合设计,首先分析了网络控制系统的信息调度研究现状,阐述了现有控制网络调度算法的工作方式和特点。接着从提高网络控制系统综合性能的角度,分析和评价了网络控制系统中调度与控制综合设计的研究成果。最后,提出以兼顾控制性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)为目标的网络控制系统综合性能优化是系统设计的重点,并对网络控制系统综合设计研究的发展方向予以展望。     

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.     

网络控制系统中采样周期问题的研究

分析了网络化控制系统中采样周期的研究现状,整理了采样周期为常数、时变的网络控制系统模型、控制器设计及控制算法与调度联合设计的研究方法及成果,并比较了不同方法的优缺点.同时,对多速率采样研究成果进行简要的介绍,并论述了网络控制系统中采样周期研究中尚需解决的问题,展望了网络控制系统中对该问题的可能研究方向.     

微制造数控系统的实时有限状态机建模研究

为提高传统有限状态机（FSM）分析微制造数控系统（NCS）实时性特征的能力，提出了一种实时有限状态机（RTFSM）模型.该模型对传统FSM概念进行扩展，通过增加时间属性来描述状态行为的执行时间以及状态间切换所需的时间耗费.考虑到对复杂NCS控制流程进行设计、分析计算量较大，引入图论中的时间约束网络理论，采用经过修正的Floyd算法对模型中各个状态行为开始和结束时间的取值范围进行分析计算，从而实现控制流程的可调度性判定.实例研究表明，实时有限状态机可有效地建立微制造NCS控制流程模型，并降低对控制流程进行可调度性分析的复杂度，适用于NCS实时性研究.     

基于Fuzzy-AHP的网络控制系统时延特性评估

基于模糊层次分析法,网络控制系统参照ISO/OSI模型,结合实际控制系统的需要进行了一定的简化,将数据传输的内部时延分为8种,外部延迟分为5种;通过求取某一层相对于总目标的相对重要度,得出了NCS时延的相对重要度,由此确定NCS的主要时延源和极小时延源.这种方法克服了对时延的盲目假设,以利于NCS的时延分析.     

基于GA的控制系统中实时任务的优化调度

控制系统中任务的调度不仅影响系统的资源利用率，而且影响系统的控制性能，是控制系统设计和实现的关键技术之一．首先分析了周期性实时任务，并给出了任务模型．基于此，采用了EDF调度算法，给出了任务的可测度性条件根据系统的性能指标与任务的采样周期和控制延迟之间的关系，对系统性能进行优化．由于采样周期和控制延迟之间存仵相互影响，为此采用了浮点数编码的遗传算法对采样周期进行优化，以提高系统的性能．为了加快收敛速度和不陷入局部极值，采用了排序选择算法、算术交叉算子和非一致变异算子．仿真结果表明，通过采用遗传算法，在保证系统中任务实时性的条件下，可以显著地提高系统的性能指标．     

网络H∞控制系统的建模与分析

给出了引入干扰后静态状态反馈网络H∞控制系统的模型及网络延迟小于采样周期情况下网络控制系统的γ-次优H∞静态状态反馈控制器的设计方法。仿真结果表明,用该方法设计的控制器构成的闭环系统是稳定的,并且在偶然丢包的情况下,使用该控制器控制闭环系统也是稳定的。