基于T-S模型的网络控制系统故障诊断

针对一类参数不确定并具有时延和丢包情况的非线性网络控制系统,为达到快速准确的进行故障诊断的目的,提出了一种基于T-S模糊模型的故障诊断方法.通过建立此系统的T-S模糊模型,利用平行分布补偿时延的思想设计了满足系统稳定性条件的状态反馈控制器,以及通过引入随机切换系统表示数据有无丢失情况下的基于模糊观测器的鲁棒故障诊断方法,然后基于 Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法给出了该闭环网络控制系统渐近稳定的充分条件,最后通过仿真例子验证了该方法能够使闭环控制系统渐进稳定以及能够准确的进行故障诊断,验证了所设计方法的有效性.     

网络控制系统的时延仿真研究与控制器设计

针对网络控制系统(NCS)中的随机时延问题,根据实际网络时延的分布情况,提出了一种新的具有随机时延的网络控制系统的建模方法-离散T-S模型,并用并行分布补偿原理(PDC)设计模糊控制器.同时提出一种新的模糊控制系统隶属函数的确定方法,利用Lyapunov定理和线性矩阵不等式(LMI)研究了系统的稳定性问题,给出基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例证明控制方法能够使具有时延的网络控制系统稳定.     

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.     

云控制系统不确定性分析与控制器设计方法

云控制系统(Cloud control system, CCS)是云计算与物理系统的融合, 由于云计算中资源是动态的, 因此云计算的加入使得云控制系统具有很大的不确定性. 本文给出一种典型的云控制系统结构, 通过将不确定性划分为云端不确定性和网络端不确定性, 有效简化了云控制系统不确定特性分析和建模. 针对典型的时延不确定性问题, 将云控制系统时延划分为云端时延和网络端时延, 进行了MapReduce模型下多计算节点云端时延分析, 同时进行了云控制结构下网络端时延分析, 两者结合实现了云控制系统的前向通道和反馈通道的时延建模. 基于所建立的云控制系统时延模型, 应用极点配置方法设计了云控制器算法, 包括观测器的设计和控制律的设计, 从而保证了闭环系统的稳定性. 对本文设计的云控制器算法进行了仿真验证, 结果表明考虑时延特性的控制器设计明显提升了云控制系统的控制性能.     

基于网络控制系统平均时延的模糊控制器设计

针对网络控制系统(NCS)中的随机时延问题,根据实际网络时延的分布情况,提出一种新的具有随机时廷的网络控制系统的建模方法--离散T-S模型,并在此基础上应用并行分布补偿原理(PDC)设计模糊控制器.同时提出一种新的模糊控制系统隶属函数的确定方法,利用Lyapunov定理和线性矩阵不等式(LMI)研究系统的稳定性问题,给出了基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例验证了该控制方法能使具有时延的网络控制系统稳定.     

自主平行泊车系统的二型模糊控制器设计

针对颠簸路面上自主平行泊车系统中存在的系统不确定性问题,提出了一种基于二型T-S模糊模型的控制系统设计方案,设计过程采用了并行分布式补偿法,并利用李雅普诺夫方法分析了系统的稳定性.该方案应用二型模糊系统在处理多重不确定性问题方面的优势,同时解决了由系统的非线性特征以及路面颠簸状况引起的系统不确定性,即在对系统进行分段线性化以建立模糊规则的同时利用二型模糊隶属函数对由路面颠簸状况引起的系统参数的不确定性进行描绘,并在模糊降型以及解模糊的过程中进行模糊融合以达到使系统输出精确化的目的.实例仿真表明,二型T-S模糊控制系统可以同时掌控由系统的非线性特征以及路面颠簸状况引起的不确定性,仿真结果验证了该控制器的稳定性和有效性.     

一类带有时延的非线性网络控制系统可靠模糊控制

研究了带有状态时延及执行器故障的非线性网络控制系统的可靠模糊控制问题. 利用输入时延方法, 将带有网络诱导时延和数据包丢失的非线性网络控制系统等价的转化为具有时变时延的Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统. 时延对象的状态信息, 采用时滞分解方法, 得以充分的考虑. 并利用锥补线性化迭代算法, 将非凸的稳定性条件转化成可行的线性矩阵不等式(LMI)的形式. 文中将更紧的界处理方法(相互凸组合技术)与不相关增广矩阵项引入到Lyapunov函数的处理当中, 获得保守性更小的稳定性条件. 数值算例验证了该方法的有效性.     

基于LMI方法的网络闭环控制系统离散鲁棒模糊控制

针对网络闭环控制系统中时延和不同步等不确定因素,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,提出了一种新的网络闭环控制系统建模方法--具有时滞的不确定离散模糊T-S模型并在此模型的基础上,利用并行分布补偿原理和Lyapunov理论及LMI方法,证明了通过状态的静态反馈模糊控制,使闭环系统稳定的充分条件等价于求解一组LMI.仿真示例验证了该控制方法的有效性.     

基于区间二型T-S模糊模型的网络控制系统的输出反馈预测控制

针对干扰作用下的非线性网络控制系统,给出了带一个自由控制作用的输出反馈预测控制方法.首先,利用区间二型T-S模糊模型描述具有参数不确定性的非线性对象,采用马尔科夫链描述系统中的随机丢包过程,由此建立了丢包网络环境下的非线性网络控制系统的数学模型.然后,通过引入二次有界技术得到了干扰作用下网络控制系统的稳定性描述方法,并在此基础上给出了状态观测器的线性矩阵不等式条件.最后,基于估计状态,通过将无穷时域控制作用参数化为一个自由控制作用加一个线性反馈律得到了输出反馈预测控制方法.论文的特色在于构建了在线更新误差椭圆集合的基本方法,满足了约束条件下输出反馈预测控制保证稳定性的要求.仿真例子验证了所提方法的有效性.     

网络控制系统的混合H2/H∞鲁棒控制

对于网络控制系统中存在的时延问题,本文通过将随机时延转换为系统参数的不确定性,研究了闭环系统稳定性以及H2/H∞控制问题.利用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,在系统满足某些矩阵不等式的条件下,给出了状态反馈控制器的设计方法.仿真实例验证了所该方法的有效性.     

一种改进的网络控制系统控制器设计方法

讨论网络控制系统的状态反馈控制器设计问题。针对具有未知时变时延的网络控制系统,应用自由权矩阵方法得到系统的稳定性条件,并应用到具有时变结构不确定性的网络控制系统,在此基础上提出状态反馈控制器设计方法。数值实例表明该方法的有效性,与已有方法相比,具有较低的保守性。     

一类非线性网络控制系统镇定的新方法

研究了一类非线性网络控制系统(Networked control systems, NCSs)的镇定问题. 在一般的网络环境中, 通过平行分布补偿技术, 将非线性NCS建模为包含一个稳定子系统和一个可能不稳定子系统的模糊时滞切换系统. 利用分段Lyapunov泛函方法和平均驻留时间方法, 得到了非线性NCS指数稳定的充分条件, 并以线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI) 形式给出了模糊控制器的设计方法. 最后通过数值例子说明了所给方法的有效性.     

Asymptotic Stability and Finite‐Time Stability of Networked Control Systems: Analysis and Synthesis

This paper focuses on the problems of asymptotic stability and finite‐time stability (FTS) analysis, along with the state feedback controller design for networked control systems (NCSs) with consideration of both network‐induced delay and packet dropout. The closed‐loop NCS is modeled as a discrete‐time linear system with a time‐varying, bounded state delay. Sufficient conditions for the asymptotic stability and the FTS of the closed‐loop NCS are provided, respectively. Based on the stability analysis results, a mixed controller design method, which guarantees the asymptotic stability of the closed‐loop NCS in the usual case and the FTS of the closed‐loop NCS in the unusual case (that is, in some particular time intervals, large state delay occurs), is presented. A numerical example is provided to illustrate the effectiveness of the proposed mixed controller design method.     

基于T-S模糊模型非线性网络控制系统改进H∞跟踪控制

研究一类非线性网络控制系统改进H∞跟踪控制问题, 该类网络控制系统中非线性被控对象和被跟踪对象分别采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型和线性稳定参考模型描述. 首先通过综合考虑网络中的数据传输时滞和数据丢包影响, 采用输入时滞法和并行分布补偿技术, 建立基于零阶保持器刷新时刻的系统状态跟踪误差模型. 然后利用改进的自由权矩阵方法, 并结合Lyapunov直接法给出系统满足H∞跟踪性能的充分条件以及模糊控制器的设计方法. 最后仿真实例表明本文方法的有效性和相比已有方法的优越性.     

基于传感器故障的网络化系统鲁棒容错设计

针对一类具有参数不确定的非线性网络化控制系统,基于T-S模糊模型建模,推证出了确保非线性网络化控制系统在传感器发生失效故障时具有鲁棒完整性的时滞依赖充分条件,并以求解矩阵不等式给出了容错控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证了文中所述方法的可行性和有效性.     

具有短时延的网络控制系统的一种鲁棒控制方法

针对具有短时延的网络控制系统, 本文提出了一种基于鲁棒控制的方法来解决该类系统的稳定化控制问题. 考虑状态反馈控制律, 将闭环网络控制系统描述为一个离散时间线性不确定系统模型, 其中的不确定部分反映了时延的时变特性对系统动态的影响. 得到了该闭环网络控制系统的渐近稳定性条件, 且该条件建立了闭环网络控制系统稳定性与两个时延参数, 即允许时延上界和允许时延变换范围, 之间的定量关系. 进一步的, 还给出了稳定化反馈控制器的设计步骤. 最后通过一个示例验证了本文所提出方法的有效性.     

Non‐fragile robust control for networked control systems with long time‐varying delay,randomly occurring nonlinearity,and randomly occurring controller gain fluctuation

This paper investigates the non‐fragile robust control problem for a class of nonlinear networked control systems (NCSs) with long time‐varying delay. Both the uncertain nonlinearity and the controller gain fluctuation enter into the system in random ways, and such randomly occurring nonlinearity and randomly occurring controller gain fluctuation obey certain mutually uncorrelated Bernoulli distributed white noise sequences. A new time‐varying discrete time system model is proposed to describe the NCS. To reduce conservatism arising from modeling time‐varying parts, the time‐varying parts due to the time‐varying delay are treated as a norm‐bounded uncertainty with one nominal point using robust control techniques. Based on the obtained uncertain system model, a regular and an optimal sufficient non‐fragile controllers are derived by applying the Lyapunov stability theory and the linear matrix inequality technique, which render the closed‐loop NCS to be asymptotically stable and guarantee an upper bound of the given performance cost for all admissible uncertainties. Moreover, the existence condition and design method for the non‐fragile stabilizing controllers are also presented. Two numerical examples are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Sampled‐data control of networked nonlinear systems with variable delays and drops

This paper investigates the stabilization problem of the nonlinear networked control systems (NCSs) with drops and variable delays. The NCS is modeled as a sampled‐data system. For such a sampled‐data NCS, the stability properties are studied for delay that can be both shorter and longer than one sampling period, respectively. The exponential stability conditions are derived in terms of the parameters of the plant and time delay. On the other hand, a model‐based control scheme based on an approximate discrete‐time model of the plant is presented to guarantee the stability of the closed‐loop system subject to variable time delays and packet losses. The performance of the proposed control schemes are examined through numerical simulations of an automated rendezvous and docking of spacecraft system. Moreover, the simulations show that by employing the model‐based controller, a higher closed‐loop control performance can be achieved. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

短时延多包传输网络控制系统的稳定性分析

提出一种短时延多包传输网络控制系统的建模方法.把多包传输网络控制系统建模为具有一定切换规则的线性切换系统模型.利用切换系统理论和鲁棒稳定性理论，得到多包传输网络控制系统的渐近稳定性判据,并首次提出周期动态输出反馈镇定控制器的设计方法.最后通过数值算例证明文中结论的可行性和有效性.