一类随机时延网络化控制系统的容错控制研究

将一类具有随机时延的网络化控制系统建模为具有马尔可夫延迟特性的离散跳变线性系统．借助跳变线性系统理论和容错控制的思想，研究了随机时延网络化控制系统的执行器失效问题．仿真结果验证了所提方法的有效性．     

具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制

研究了具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制问题．针对一类存在马尔可夫丢包的网络控制系统,考虑更一般的执行器连续增益故障模型,利用李亚普诺夫稳定理论和马尔可夫跳变线性系统理论,构造丢包依赖的李亚普诺夫函数．给出了保持系统均方稳定且满足保成本性能指标的控制器存在的充分条件,并提出了相应的保成本容错控制器设计方法．同时,通过求解优化问题,构造出系统的最优保成本容错控制器．最后给出的数例仿真验证了该控制器设计方法的有效性．     

网络化非线性系统的非脆弱保性能控制

对具有对数量化和马尔可夫链数据包丢失的网络化Lipschitz非线性系统的非脆弱保性能控制问题进行研究。将网络化控制系统描述为马尔可夫跳变系统,根据Lyapunov稳定性理论,以线性矩阵不等式形式给出网络化Lipschitz非线性系统具有加性和乘性摄动的非脆弱保性能控制器存在的充分条件,控制器增益矩阵可通过解一组线性矩阵不等式求出。数值算例验证了该方法的有效性。     

具有随机丢包的一类网络控制系统的故障检测

针对存在随机数据包丢失的网络环境,研究了一类网络控制系统的故障检测问题.考虑随机丢包同时发生在传感器与控制器以及控制器与执行器之间,将网络控制系统建模为含有4个模态的马尔可夫跳变线性系统.基于此类模型,构造了系统的残差发生器,相应的故障检测问题转化为H∞滤波问题.利用马尔可夫跳变线性系统理论,设计了故障检测滤波器,使得...     

网络控制系统随机稳定性研究

研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统随机稳定性问题. 本文用一个具有两个状态的马尔可夫链来描述数据通过网络传输时随机数据包丢失过程, 利用马尔可夫跳变线性系统理论, 将网络控制系统建模为一个具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统, 给出了在状态反馈控制下网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式形式的充分条件, 最后用一个仿真示例验证了该方法的有效性.     

高斯中继信道反馈下马尔可夫跳变线性系统的可镇定性

研究利用高斯中继信道实现反馈信息传输情形下马尔可夫跳变线性系统的均方可镇定性问题.首先针对一般类型的高斯信道,从信息论角度给出上述马尔可夫跳变线性系统镇定所需要的必要条件;然后分别针对半双工串联中继信道以及非正交网络信道这两种特殊类型的高斯信道,在考虑传输信号存在平均功率约束的情况下,给出马尔可夫跳变线性系统的均方可镇定性与上述信道参量之间的内在联系;最后通过数值仿真例子验证了上述理论结果.     

一类不确定网络控制系统的鲁棒容错控制

研究了含有数据包丢失的不确定网络控制系统的鲁棒容错控制问题. 在执行器连续增益故障下,考虑前向网络通道和后向网络通道中存在满足马尔可夫性质的数据包丢失情况,将含有结构不确定性的闭环故障网络控制系统建模为马尔可夫跳变线性系统.基于这个模型,利用Lyapunov稳定性理论和矩阵不等式技术,给出了闭环故障系统随机稳定的充分条件,同时采用锥补线性化方法,给出了控制器设计方法.最后数例仿真验证了该设计方法的有效性.     

具有随机马尔可夫时延的网络控制系统H∞故障检测

针对存在随机时延的网络环境,研究了一类网络控制系统的H∞故障检测滤波器设计问题．考虑了可 由马尔可夫过程描述的随机时延,网络控制系统被建模成离散时间有限状态的马尔可夫跳变线性系统．基于此类模 型,构造了系统的残差发生器,相应的故障检测问题转化为H∞滤波问题．通过选择合适的滤波器增益,使得残差和 故障之间的误差尽可能地小,保证了残差对于未知输入的鲁棒性．以线性矩阵不等式的形式给出了故障检测滤波器 存在的充分条件,并运用锥补线性化方法完成了滤波器设计过程．数值算例表明,上述网络控制系统故障检测滤波 器不仅对故障敏感,同时对外界扰动具有鲁棒性．     

基于分段连续Lyapunov函数的采样系统鲁棒保性能控制

针对不确定采样控制系统的鲁棒保性能控制问题,首先将采样系统描述为跳变线性系统,基于矩阵凸组合思想构造了分段连续Lyapunov函数,进而在线性矩阵不等式框架内给出了不确定采样系统鲁棒稳定的条件.针对范数有界参数不确定采样系统,提出了鲁棒保性能控制器设计的在线算法,在每个采样周期内通过求解一组线性矩阵不等式的可行解来构造出状态反馈增益矩阵.最后的仿真算例验证了所提设计方法的有效性.     

具有非线性扰动的离散奇异时滞系统的保性能控制

为了设计系统的保性能控制器，使得闭环系统是正则、具有因果关系且稳定和性能指标有一上界，研究了扰动是满足Lipschitz条件的一类非线性离散奇异时滞系统的保性能控制问题．应用线性矩阵不等式方法，给出了系统的保性能控制器存在的充分条件，并在这些条件可解时．给出了保性能控制器的表达式．最后通过仿真实例表明了所给方法的有效性。     

Real-time guaranteed cost control of MIMO networked control systems with packet disordering

This paper discusses guaranteed cost control for multi-input and multi-output (MIMO) networked control systems (NCSs) with multi-channel packet disordering. Considering the time-varying and bounded network transmission delay, packet dropout and packet disordering, a novel model of NCSs is proposed by introducing the concept of packet displacement. It is worthwhile mentioned that this model can fully describe the dynamic characteristic of network and always guarantee the newest control input executed by the plant, which makes that the plant can be controlled in real time. The resulting closed-loop systems are jump linear systems due to the newest signals executed subject to Markovian chains. A real-time controller is designed for uncertain and certain NCSs based on Markovian theory combined with linear matrix inequality (LMI) techniques such that the closed-loop cost function value is not more than a specified upper bound that varies according to Quality of Services (QOS). Finally, numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

不确定离散时间马尔可夫切换时滞系统的保成本控制

研究了一类不确定具有模式依赖时滞马尔可夫切换系统的保成本控制问题.首先将系统变换为等价的奇异系统,并对等价的奇异系统,构造出一个新型随机Lyapunov泛函.然后运用此Lyapunov泛函,基于线性矩阵不等式,得到了无记忆状态反馈保成本控制器存在的与时滞相关的充分条件.举例结果表明,与现有方法相比,用本文方法可以使成本指标取得较小的成本上界.     

具有数据包丢失的网络控制系统保性能控制

本文研究了一类具有数据包丢失的网络控制系统(NCSs)的建模和保性能控制问题.通过用两个马尔可夫链分别来描述前向通道和反馈通道的丢包过程,将闭环网络控制系统建模成具有两个模式的马尔可夫随机切换系统.基于线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫方法得到了闭环系统随机稳定的充分条件,并给出了状态反馈保性能控制器的设计方法.最后通过数值算例验证本文结果的有效性.     

事件驱动的网络化系统最优控制

针对随机事件驱动的网络化控制系统, 研究其中的有限时域和无限时域内最优控制器的设计问题. 首先, 根据执行器介质访问机制将网络化控制系统建模为具有多个状态的马尔科夫跳变系统; 然后, 基于动态规划和马尔科夫跳变线性系统理论设计满足二次型性能指标的最优控制序列, 通过求解耦合黎卡提方程的镇定解, 给出最优控制律的计算方法, 使得网络化控制系统均方指数稳定; 最后, 通过仿真实验表明了所提出方法的有效性.

     

具有数据包丢失的网络控制系统主动容错控制

在保证稳定性的前提下,研究具有数据包丢失的网络控制系统主动容错控制问题.基于一类包含马尔可夫丢包过程的网络控制系统模型,考虑了执行器可能失效的情况.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,获得了系统的保性能被动容错控制器.从控制性能的角度考虑,针对不同的执行器失效模式,得到了丢包网络环境下系统的主动客错控制器的设计方法.数值示例表明,该控制器设计方法是有效的.     

不确定系统的网络化保性能控制

本文针对控制网络中存在着随机传输时延和数据包丢失的现象,考虑了网络化控制系统的状态反馈保性能控制器设计问题.首先采用时滞相关方法并引入自由权矩阵,给出了基于矩阵不等式的网络化二次型保性能控制器存在的充分条件,然后基于该充分条件获得了基于线性矩阵不等式的控制器设计方法,相应的网络化保性能控制律可以通过求解线性矩阵不等式来构造,并采用锥互补线性化算法给出了网络化次优保性能控制器的设计方法.最后数值示例演示了所得控制器设计结果的应用方法和有效性,并通过仿真比较了传统保性能控制器和网络化保性能控制器在网络化控制系统中的控制性能.     

Model predictive control for networked control systems

This paper investigates the problem of model predictive control for a class of networked control systems. Both sensor‐to‐controller and controller‐to‐actuator delays are considered and described by Markovian chains. The resulting closed‐loop systems are written as jump linear systems with two modes. The control scheme is characterized as a constrained delay‐dependent optimization problem of the worst‐case quadratic cost over an infinite horizon at each sampling instant. A linear matrix inequality approach for the controller synthesis is developed. It is shown that the proposed state feedback model predictive controller guarantees the stochastic stability of the closed‐loop system. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

部分拓扑切换概率未知的移动传感网保性能一致性控制研究

本文研究了基于马尔科夫切换拓扑的移动传感网保性能一致性问题.网络拓扑切换由一般的马尔科夫链驱动,其初始和转移概率部分未知.切换拓扑集中的每个拓扑皆是带有树的有向拓扑图.借助定义包括接收、发送信息和控制输入的新的全局能耗函数,可以得到切换分布式一致性控制器集合.然后经过状态变换,一致性控制问题转化为减阶的马尔科夫跳跃系统的保性能问题.通过分析马尔科夫跳跃系统的稳定性,提出了可以同时计算次优的一致性控制器增益和次小能耗上界的算法.最后,通过数值仿真检验了控制器设计方法的性能.