基于JitterBug的网络控制系统性能补偿

在网络控制系统中,采样周期以及时延对于系统性能有着重要的影响.提出了一个仿真软件JitterBug,它可以通过计算线性控制系统的性能代价函数来分析实时控制系统的性能,同时提出了一种增益调度的方法来改善时延对于控制系统性能的影响,仿真结果表明了该方法的有效性.     

阵列信号源中的窄带噪声实时生成与时延控制技术研究

针对鱼雷声自导测试信号源中的目标辐射信号模拟问题,集中探讨窄带噪声的生成及其通道间时延控制算法;首先研究窄带噪声实时生成算法,基于线性同余法生成均匀噪声,以其作为查询噪声池的地址,产生宽带噪声,并通过带通滤波得到窄带噪声;为保证模拟目标的方位角精度,精确控制各个通道的时延量,提出适用于宽带信号的延时滤波算法,基于多采样率信号处理技术,通过对噪声信号进行插值、延迟、选抽、滤波等操作,提高时延控制精度;结合算法原理分析,得到延时滤波的简化算法;数字仿真表明,提出算法适用于窄带信号实时生成,时延控制精度高.     

等间隔分数时延滤波器及其线性插值设计

针对宽带数字信号精确可变时延需求,研究等间隔分数时延滤波器及其线性插值方法。现有分数时延滤波器设计方法不能应用于可变时延,基于多采样率信号处理理论,提出等间隔分数时延滤波器设计方法。将所需时延近似为等间隔分数时延,选取对应时延滤波器组对信号进行时延,满足工程中变分数时延滤波需求。为提高时延滤波精度,提出对相邻滤波器系数线性插值的分数时延滤波器设计方法。对线性调频信号仿真结果表明,所提方法与常规分数时延滤波方法运算量相当,且适用于宽带信号的精确可变时延应用。     

网络控制系统时延解决方案的研究

网络系统中存在着延时、丢包等问题,在传统的控制系统中引入网络作为信号传输媒介后,会降低系统的控制性能,甚至造成系统的不稳定。传统的控制方法对于网络控制系统已经不再适用,因此采用预测控制的算法对网络系统的时延问题进行了深入研究。通过Matlab仿真,结果显示网络预测控制能够在不稳定时延的网络环境中保证良好的控制输出。针对网络时延的预测控制的数学实现方法进行了详细介绍,对广大工程应用能够起到积极的引导作用。     

具有一步随机时滞和多丢包的网络系统H∞滤波器设计

在网络系统中由于连接传感器和滤波器的网络带宽有限,系统测量数据在传输中会出现随机时延甚至丢失. 本文讨论了具有一步随机时延和丢包的网络系统的H∞滤波器设计问题.基于新近提出的同时描述随机时延和丢包的模型,利用线性矩阵不等式方法设计线性滤波器,使得滤波误差系统均方指数稳定,并具有给定的H∞性能. 滤波器参数通过求解一个线性矩阵不等式得到.仿真研究说明了所提出算法的有效性.     

一种时延NCS性能衰退分析方法

时延在网络数据传输中是不可避免的,NCS时延尤其是不确定的长时延直接影响其服务性能。本文在定性分析了NCS时延特点和组成的基础上,结合NCS系统结构,建立了相应的基于时延的系统性能衰减模型,并进行了仿真实验和分析。该模型的建立,既有利于NCS时延和系统性能分析评价,又可以为NCS系统结构和协议的优化提供理论依据。     

一类不确定时延网络控制系统的稳定性分析

针对网络控制系统中时延不确定因素,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,基于LMI和Lyapunov理论,研究了一类具有时延的网络控制系统的稳定性问题,并运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式对不确定时延系统进行了稳定性分析。并以Riccati不等式和线性矩阵不等式的形式给出了系统稳定的充分条件,使得在不确定时延情况下,系统达到理想稳定性。最后,通过Matlab工具箱对数值结果进行仿真,在时延相关情况下,求得系统达到闭环稳定时最大允许的时延,表明了设计方法的有效性。     

神经网络预测远程控制系统中信息延时的研究

针对网络控制系统中前向通道和反馈通道同时存在随机延迟及延时不确定的问题,通过实例分析了随机延时对闭环控制系统影响的根源,提出了通过基于神经网络的预测控制方法解决存在网络随机延时的控制系统闭环控制的可行性。仿真结果表明该方法能够反映并预测该测量数据所代表的网络路径之间的时延特性,并能在基于Internet的闭环控制系统的设计中有效地替代实际网络进行研究;而所用的方法具有快速、准确的特点,能用于在线学习网络模型并对网络的时延值进行预测,为基于Internet的远程闭环控制提供了新的思路。     

大时延对拥塞控制系统性能的影响及补偿方法

针对大时延对计算机网络拥塞控制系统性能的影响,设计了一种基于Smith预估器的拥塞控制算法,并将其推广到多条链路的情况;该算法实现简单,适合计算机控制系统实现,在大时延网络中具有实际应用价值#仿真结果表明,该算法动态响应快,能够有效克服大时延对系统性能的不利影响,大大抑制了队列的不稳定振荡,提高了链路利用率。     

Ad Hoc网络时间同步技术研究

通过分析影响时间同步性能的6类网络延时,对几种基本的无线传感器网络时钟同步协议进行了介绍和性能比较,提出了一种基于时延探测机制的AdHoc网络时间同步协议.协议通过构造特定的工作方式及信息格式,将各类时延误差作为一个整体来探测和消除.此外,由于时延探测过程和时间校正过程相互分离,减轻了时延探测过程中对于信息成功交互的时间要求,有利于降低网络的冲突和负担.分析表明,DMC-TS协议实现简单,扩展性好,由于针对所有的延时误差都进行了校正,因此能够提供较好的同步精度.     

基于分数延迟滤波器的宽带信号采样系统

介绍一种基于分数延迟滤波器的宽带信号采样系统设计方法。该方法将并行采样引入误差看作一个混合系统,在H∞最优化框架下,将此误差系统等效为一个有限维线性时不变数字系统。利用线性矩阵不等式组设计系统中的数字合成滤波器。实验结果证明,该系统能有效控制引入误差,在输入非理想带限信号时同样具有良好的性能。     

加热炉网络控制系统的最少拍响应控制策略

研究加热炉网络控制系统的最少拍响应控制策略。推导了加热炉网络控制系统的频域和离散型状态方程的数学模型,并采用时间戳神经网络,对不确定、时变的网络信息传输延时进行预测。重点研究了具有最少拍响应的数字控制器设计方法,导出了数字控制器控制算法。仿真结果表明,提出的控制算法实现了加热炉精确的温度控制,无稳态偏差,并具有良好的动、静态特性。     

线性时滞系统的输入-输出能量解耦

提出一种针对具有时变时滞的线性时滞系统的能量解耦方法,即从输入-输出的能量 关系上实现解耦,使得任何一个输入的能量主要控制对应的一个输出的能量,对其它输出能量 的影响尽可能小.该解耦方法兼有静态解耦与动态解耦的特点.所有结论均由线性矩阵不等式 描述.     

窄带音频信号时差估计算法

研究定位中的窄带音频信号时差估计问题,给出时差估计的信号模型,在研究传统广义相关时差估计算法及基于希尔伯特变换时差估计算法基础上,提出基于接收信号分数阶希尔伯特变换的时差估计算法。通过仿真实验,得到不同变换阶数下归一化后的时差估计均方误差曲线,在最优时差估计域下,与广义相关法及希尔伯特变换时差估计算法相比,提出的算法具有较好的估计性能。     

Consensusability of linear multi‐agent systems with time delay

This paper studies the consensusability of a continuous‐time linear time‐invariant multi‐agent system (MAS) with time delay in an undirected network with N nodes. We show that the MAS can achieve consensus if and only if N ? 1 time‐delay subsystems associated with the eigenvalues of the Laplacian matrix of the network are simultaneously asymptotically stable. By employing a linear matrix inequality (LMI) method, we present a controller design method for a MAS to reach consensus. We also obtain a bound on the maximum time delay for consensusability for a MAS with first‐order integrator dynamics by using frequency‐domain analysis. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

时滞控制及其应用

时滞控制研究的是如何有意识地、合理地在控制器中引入时滞来改善控制系统的性能, 主要由时滞滤波、时滞观测、时滞学习控制三个分支组成. 时滞滤波器利用时滞来滤除按指数衰减的正弦信号, 主要应用于抑制柔性机构的残留颤抖; 时滞观测器利用时滞来观测系统存在的不确定性以及受到的外部干扰, 从而实现系统的鲁棒控制; 时滞学习控制器利用时滞来学习任意周期的周期信号, 实现对任意周期信号的无差跟踪. 系统地提出了时滞控制的概念, 阐明了时滞控制的研究目的和主要研究内容, 综述了时滞控制的研究现状、应用实例, 并提出了一些值得深入研究的问题.     

频域宽带阵列波束形成技术优化设计

为提高宽带相控阵系统的波束合成性能,该文针对宽带相控阵系统中的延时补偿问题,采用频域宽带阵列波束形成的方法,分析了宽带相控阵中应用交叠FFT进行时延补偿的原理和误差造成的原因;基于一个接收信号带宽为600MHz的64阵元的宽带相控阵系统,研究了子阵规模、FFT点数、交叠率、位宽、采样率等交叠FFT参数对延时精度、信号保真度和波束性能的影响,在满足工程应用的要求的同时对频域宽带阵列波束合成技术进行了优化;经研究确定子阵规模不超过9个天线阵元、FFT点数不小于512、交叠率不小于1/16、位宽不小于采用12bit时可以达到指标的要求,为交叠FFT方法应用在实际工程中提供了依据与参考,并使其工程实现复杂度降低。     

Cooperative tracking control for general linear multiagent systems with directed intermittent communications: An artificial delay approach

This paper investigates the consensus tracking problem for general linear multiagent systems on directed graph containing a spanning tree. For the considered linear systems, the consensus tracking aim cannot be achieved by using only memoryless static relative output feedbacks. Of particular interest is that both current and delayed relative output information of agents are required to achieve consensus. For the case of continuous communication among agents, an artificial delay output feedback control method is proposed. By utilizing the Taylor representation for the delayed signal with the remainder in the integral form, a delay‐dependent sufficient condition is presented to guarantee the exponential convergence of the global tracking error systems. For the intermittent case, the consensus tracking performance can still be guaranteed based on a multiple graph‐dependent Lyapunov functionals method. It is theoretically revealed that the time delay plays a key role in the exponential convergence of the closed‐loop systems, and the definite relationships among the time delay, network structure, communication rate, and consensus convergence rate are also provided. The effectiveness of the proposed control scheme is confirmed by numerical simulations.     

Robust Stability Analysis for Systems with Time‐Varying Delays: A Delay Function Approach

This paper is concerned with the robust stability of time‐varying delay systems with structured uncertainties. Stability conditions are provided through a Lyapunov‐Krasovskii functional (LKF) method. The proposed method introduces a linear function of the time‐varying delay to construct the LKF. With this function, two‐dimensional partition is conducted on the integral domain in the derivative of LKF. Quadratic convex combination then is employed to present stability criteria in the form of linear matrix inequalities (LMIs). The method not only exploits the information of delay at different time instants, but also enables the handling of its derivative to reduce conservatism. Numerical examples are given to show the effectiveness of our method.