基于网络QOS的网络化控制系统保性能控制

研究存在时延和丢包的非理想网络传输情况下的网络化控制系统的保性能控制问题,得到了在非理想网络传输情况下的网络化控制系统存在保性能控制律的充分条件,提出了基于网络服务质量(QOS)的网络化控制系统的保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法.通过仿真实例验证了该方法的有效性.

     

基于QoS的网络化控制系统H∞保性能控制

在具有时延和丢包的非理想网络传输情况下,研究了存在外界干扰且具有参数不确定的网络化控制系统H∞保性能控制问题。根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,证明了网络化控制系统存在H∞保性能控制律的充分条件,提出了一种基于网络服务质量的网络化控制系统H∞保性能控制器的设计方法,该方法是一种能够兼顾系统控制性能和网络服务质量的综合性控制方法。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

具有状态观测器的网络化控制系统的设计

研究存在时变延迟和丢包的非理想网络传输情况下带状态观测器的网络化控制系统设计问题.提出一种基于分级控制结构的、具有本地状态观测器的网络化控制系统的设计方法,证明了基于分级控制结构的网络化控制系统满足分离定理的充分条件.该方法在降低系统设计难度的同时,有效改善了网络化控制系统的控制性能.数值仿真表明了所提出方法的有效性.     

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.     

具有传感器故障的网络控制系统保性能可靠控制

基于存在时延和丢包的网络传输环境.针对具有参数不确定性的网络化控制系统,研究了其在传感器故障条件下的保性能可靠控制问题.根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,推导出使闭环网络控制系统在传感器故障条件下渐近稳定且保证综合性能指标满足要求的充分条件,并利用LMIs提出了保性能可靠控制率的设计方法.该控制算法在提高网络化控制系统可靠性的同时有利于系统综合体性能的优化.数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

网络化控制系统综合控制方法研究

在阐明网络化控制系统采用兼顾控制系统性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)的控制方法的必要性和可行性的基础上,提出了一种能够兼顾控制系统QoP和网络QoS的网络化控制系统综合控制方法,并对其工作机理进行分析.在对目前相关的研究工作进行分析总结的基础上,提出了一种基于网络化控制系统综合控制方法的控制模型,最后通过一个数字仿真实例说明了该模型的有效性.     

针对时间距离约束的网络化控制系统带宽调度策略

网络化控制系统是一种具有时间距离约束的硬实时系统.根据该特点,在深入分析网络化控制系统时间距离约束关系的基础上,提出一种针对时间距离约束的网络化控制系统带宽调度策略.该策略能够更有效地与网络化控制系统的控制算法相配合,同时兼顾控制系统控制性能和网络服务质量,优化系统总体性能.最后通过仿真实例说明了该策略的有效性.     

具有传感器故障的网络控制系统保性能可靠控制

基于存在时延和丢包的网络传输环境,针对具有参数不确定性的网络化控制系统,研究了其在传感器故障条件下的保性能可靠控制问题.根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,推导出使闭环网络控制系统在传感器故障条件下渐近稳定且保证综合性能指标满足要求的充分条件,并利用LMIs提出了保性能可靠控制率的设计方法.该控制算法在提高网络化控制系统可靠性的同时有利于系统综合体性能的优化.数值仿真验证了该方法的可行性和有效性.

     

基于网络服务质量的网络控制器设计

针对网络服务质量对控制系统性能的影响, 建立了联合网络参数和控制器参数的系统模型. 在此基础上分析了网络控制系统保性能控制器存在的网络参数和控制参数依赖条件, 并且通过求解线性矩阵不等式, 给出了控制器的参数化设计方法. 所设计的控制器在满足一定的网络服务质量摄动范围内, 不仅可以使系统渐近稳定,而且还能确保系统性能不大于上界. 本文方法给出网络服务质量变化对控制系统性能衰减的一种定量度量, 可以为进一步的网络调度提供理论依据.     

网络化控制系统综合控制方法研究

在阐明网络化控制系统采用兼顾控制系统性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)的控制方法的必要性和可行性的基础上,提出了一种能够兼顾控制系统QoP和网络QoS的网络化控制系统综合控制方法,并对其工作机理进行分析.在对目前相关的研究工作进行分析总结的基础上,提出了一种基于网络化控制系统综合控制方法的控制模型,最后通过一个数字仿真实例说明了该模型的有效性.

     

Guaranteed cost control of distributed parameter networked control systems with time‐varying delay

Distributed parameter networked control systems mean distributed parameter systems are controlled through a network, where the control loops are closed. In this paper, the problem of guaranteed cost and state feedback controller design is investigated for a class of distributed parameter networked control systems. With the network factors, such as transmission delays, data packet dropouts considered, the distributed parameter networked control system is modeled as a linear closed‐loop system with time‐varying delay and uncertain parameters. By selecting an appropriate Lyapunov‐Krasovskii function and using linear matrix inequality (LMI) approach, the controller is designed to render the system stable and it can keep the cost function less than a certain upper value. In addition, numerical simulation is included to demonstrate the theoretical results.     

一类不确定时滞网络控制系统的鲁棒容错保成本控制

针对一类具有时滞且模型中具有参数摄动的网络控制系统,研究在执行器发生故障的情况下系统具有鲁棒保成本可靠控制器设计问题。根据Lyapunov稳定性理论和容错控制理论得到满足系统存在鲁棒保成本控制器的一个矩阵不等式,进而将这个矩阵不等式转化为线性矩阵不等式,从而得出系统渐近稳定的充分条件和系统的保成本上界。最后用实例仿真证明结论的有效性。     

离散化不确定马尔可夫跳变系统的事件触发保性能控制

针对一类离散化不确定马尔可夫跳变系统,研究了基于事件触发机制的保性能控制问题.首先假设不确定的参数是有界的,与传统的周期触发方式的区别是,事件触发机制可以判断采样信号是否需要传输.其次,利用时间间隔分析法,把事件触发机制和网络时延构造成一个时滞系统,根据时滞分析法,提出了事件触发条件和保性能控制器的协同设计方案.最后,用一个仿真例子验证此算法的有效性.     

Guaranteed Cost Control of Networked Control Systems Under Transmission Control Protocol with Active Queue Management

The problem of a guaranteed cost controller design of networked control systems under transmission control protocol (TCP) is derived. To improve the overall performance of the networked control system, a scheme to simultaneously control the plant and the network is presented. An analytical TCP model is used to design active queue management (AQM) to achieve the desired queue length, which is helpful in reducing the variation of the network induced delay. Moreover, a new closed loop model of networked control systems is obtained by augmenting the TCP communication model with the control plant. The guaranteed cost controller is addressed in terms of a linear matrix inequality (LMI) to render the system asymptotically stable based on Lyapunov‐Krasovskii theory and weighted technology. Finally, numerical simulations are included to demonstrate the theoretical results.     

线性不确定系统的最优保性能控制--线性矩阵不等式处理方法

针对一类具有范数有界时变参数不确定性的线性系统的和一个给定的二次型性能指标,研究了其最优保性能控制问题,用一个线性矩阵不等式系统的可解性给出了存在保性能状态反馈控制律的条件,并且这个线性矩阵不等式系统的可行解提供了一组保性能控制律的一个参数化表示,进而保性能控制律的这一刻划被用来求解最优保成本控制问题。     

Adaptive guaranteed cost control of systems with uncertain parameters

Guaranteed cost control is a method of synthesizing a closed-loop system in which the controlled plant has large parameter uncertainty. This paper gives the basic theoretical development of guaranteed cost control, and shows how it can be incorporated into an adaptive system. The uncertainty in system parameters is reduced first by either: 1) on-line measurement and evaluation, or 2) prior knowledge on the parametric dependence of a certain easily measured situation parameter. Guaranteed cost control is then used to take up the residual uncertainty. It is shown that the uncertainty in system parameters can be taken care of by an additional term in the Riccati equation. A Fortran program for computing the guaranteed cost matrix and control law is developed and applied to an airframe control problem with large parameter variations.     

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.