一类网络化串级控制系统的分析与建模

串级控制系统中,控制回路是通过实时网络闭合的.称为网络化串级控制系统.针对基于现场总线的一类网络化串级控制系统,主控制器和副控制器都采用了动态输出反馈,在网络诱导时延小于一个采样周期的情况下,利用增广状态向量法,将系统建模为有限维离散时间线性系统.最后,讨论了网络化串级控制系统中需要进一步研究的若干问题.     

一类网络化串级控制系统的分析与建模

提出了网络化串级控制系统的概念，并针对一类基于现场总线的网络化串级控制系统进行了研究.在网络诱导时延小于和大于一个采样周期的情况下，分别利用增广状态向量法，将系统建模为有限维离散时间线性时不变系统．最后，通过工业过程控制中的一个串级控制实例分析,说明了该建模方法的有效性.     

移动机器人网络控制系统的输出反馈控制

以线性时不变系统为被控对象,建立了四轮移动机器人网络控制系统的离散数学模型。诱导时延是影响系统性能的关键因素,通过在节点中设置缓冲区的方法可以将网络控制系统中的随机诱导时延转化为确定性时延,从而将网络控制系统由随机系统转化为确定性系统。通过被控对象移动机器人控制实验系统,设计了一个能处理网络诱导时延的输出反馈控制器,分析了采样周期和网络诱导时延对网络控制系统稳定性的影响。仿真结果表明了该控制器和控制策略的正确性及有效性。     

基于双边闭环函数的网络化采样控制系统稳定性分析EI北大核心CSCD

考虑数据通信时延不确定环境下网络化采样控制系统的稳定性问题.首先基于输入时滞方法,建立包含采样周期信息的网络化采样控制系统的数学模型,在此基础上,采用双边闭环函数方法和自由矩阵积分不等式技术,得到网络传输时滞变化区间依赖稳定性新准则,并进一步讨论了网络化采样控制系统中网络时延与采样周期之间的关系.仿真结果表明减小采周期可以增强网络控制系统对网络通信时延的鲁棒性.     

变采样周期网络控制系统的H∞控制

时延以及数据包丢失是导致网络控制系统性能降低的重要原因.利用既是时钟驱动又是事件驱动的传感器,可以使时延与采样周期具有相同的长度,这样降低了建模随机时延的保守性.通过把具有时变采样周期的网络控制系统建模为切换系统,并利用线性矩阵不等式,本文给出了保证系统渐进稳定的充分条件,同时设计了系统的H∞控制器,仿真结果表明了本文所提出的变采样周期方法的有效性.     

短时滞网络控制系统鲁棒稳定性分析

本文主要研究了网络控制系统时延小于一个采样周期的稳定性,以及系统在扰动下控制器设计的问题,利用线性矩阵不等式方法得出离散时滞网络控制系统Lyapunov稳定性判据,同时给出了具有不确定性系统的鲁棒控制器。     

网络化控制系统的时变采样及反馈调度策略

多处理器网络化控制系统中,信息传输的时延是使控制性能变差的主要原因之一。改进型混合调度算法通过在一个基本采样周期内的多次采样,形成时变的采样周期,缩减信息传输的截止期,可使信息传输的时延大为减少;同时构建网络化控制系统的反馈调度模型,通过调节基本采样周期,及时调度信息传输,能使网络的空闲时间始终保持在一个合理状态。仿真结果表明,网络利用率有所提高,网络化控制系统的动态性能有所改善。     

有时延和数据包丢失的网络控制系统控制器设计

在同时考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题.基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法.Matlab数值算例说明了研究结果是有效可行的.     

具有时变采样周期的网络控制系统的H∞控制

研究了具有时变采样周期的网络控制系统的H∞鲁棒控制器设计问题．提出了基于变采样周期的切换方法（采样周期在有限集合内切换），并利用该方法将存在时变采样周期、长时延以及丢包的网络控制系统建模为切换系统．在此基础上，通过把一个非凸的可行性问题转化为受线性矩阵不等式约束的多目标优化问题，研究了网络控制系统的H∞控制器设计方法．仿真结果验证了基于采样周期切换的H∞控制器设计方法的有效性．     

时变采样周期网络控制系统的鲁棒容错控制器设计

研究具有时变采样周期网络控制系统的执行器失效的完整性问题．假设系统任意两个连续采样间隔具有上界,利用输入时延法,将时变采样周期网络控制系统等价转化为连续时变时延网络控制系统．在此基础上,基于时延条件,应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）方法证明了鲁棒容错控制律的存在条件,设计了鲁棒容错控制器,并给出了系统完整性条件下的最大允许时延的估计方法．仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性．     

Stability of networked control systems with multi-step delay based on time-division algorithm

1IntroductionFeedback control systems in which the control loops areclosed through a real_time network are called networkedcontrol systems(NCS)[1,2].Conventional controltheories should be reevaluated before they are applied toNCS because of the existence of sensor_to_controller delayτscand controller_to_actuator delayτca.They may degradethe performance of control systemand even destabilize thesystem.There are two kinds of design methods for NCS:deterministic design methods and stochastic…     

基于延时预测的模型状态反馈网络控制方法

网络延时的存在不仅会使控制系统的动、静态性能变差,还可能会破坏系统的稳定性,造成既有控制方法的失效。针对带有随机延时的网络控制系统,提出了一种基于网络延时实时预测和系统状态逼近的控制方法。首先,建立无延时的理想控制系统模型作为标准控制系统模型;其次,应用基于隐马尔可夫模型(HMMs)的延时预测算法预测网络延时,该方法能够实时自适应学习,以适应网络负载情况的变化,得到更符合实际情况的延时预测值;最后,根据网络延时的预测值、实际网络控制系统与标准控制系统模型的状态之差,来调整控制信号,从而使实际网络控制系统的状态与标准控制系统模型接近、甚至相等,达到期望的控制效果。数字仿真结果表明,这一方法是可行的,能够获得更加快速的动态性能和稳定的静态性能。     

存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计

研究了存在时延和数据丢失的网络控制系统的控制器设计问题．鉴于数据丢失现象和网络诱导时延的存在,将网络控制系统建成随机时延切换模型．利用李亚普诺夫方法,给出了使网络控制系统均方渐近稳定的新颖且与时延相关的条件．基于这个条件,理想的控制器可通过求解若干个线性矩阵不等式得到．利用一个数值例子证明了方法的有效性．     

Stochastic optimal control and analysis of stability of networked control systems with long delay

In this paper, stochastic optimal controllers of networked control systems whose network-induced delay is longer than a sampling period are designed for the two cases of the system with either full state information or partial state information. The controllers are shown to render corresponding networked control systems exponentially mean square stable. The optimal estimator of the system state is presented when the system has partial state information and network-induced delay is longer than a sampling period. The separation theorem is proved to still hold in such networked control systems.     

MIMO网络控制系统的建模与分析

针对网络只存在于传感器节点与控制器节点之间的多输入多输出(MIMO)网络控制系统,研究了系统建模和稳定性问题.设传感器节点和控制器节点均为时间驱动,且它们的采样存在着固定的时间差,网络诱导时延的上界大于一个采样周期,建立了此类网络控制系统的模型.基于Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMIs)方法,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件.仿真表明本文的方法是有效的.     

变采样网络控制系统的鲁棒控制

对于线性时不变控制对象,在控制器和控制对象都采用时间-事件驱动时系统就变成便采样网络控制系统,当网络时延不确定时,在小于或者等于一个变采样周期时,基于动态输出反馈对变采样网络控制系统进行建模,使用李雅普诺夫方法和线性矩阵不等式研究了系统的鲁棒稳定性,并设计了鲁棒控制器,最后给出实例证明在鲁棒控制器的控制下系统稳定。     

网络时延的模糊逻辑补偿方法的研究

当网络应用到控制系统中时，网络将引起时延，从而对闭环网络控制系统产生一些不利的影响，比如系统性能下降，系统不稳定等。本文介绍了通过在已有的PI控制器的基础上，再增加一个模糊逻辑补偿器来补偿网络控制系统中网络所引起的时延，其优点是不需要再重新设计已有的PI控制器，而只是简单地将模糊逻辑控制器的输出作为一个参数来调节PI控制器所提供的控制信号。文中采用了MATLAB／SIMULINK仿真，仿真结果表明了该方法的有效性。     

网络时延的模糊逻辑补偿方法的研究

当网络应用到控制系统中时,网络将引起时延,从而对闭环网络控制系统产生一些不利的影响,比如系统性能下降,系统不稳定等。本文介绍了通过在已有的PI控制器的基础上,再增加一个模糊逻辑补偿器来补偿网络控制系统中网络所引起的时延,其优点是不需要再重新设计已有的PI控制器,而只是简单地将模糊逻辑控制器的输出作为一个参数来调节PI控制器所提供的控制信号。文中采用了MATLAB/SIMULINK仿真,仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于输出反馈网络化控制系统鲁棒容错控制

研究了一类具有时延不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对以往控制器大多采用状态反馈的形式,而对功能和结构复杂的网络化控制系统全部状态往往难于测取,因而状态反馈形式的控制器在应用中会受到限制,完整性问题的结果也主要基于0-1故障模型.采用动态输出反馈控制策略,针对网络化控制系统的时延和不同步对系统产生的影响,基...