基于Internet的远程控制系统网络时延分析研究

提出并研究基于Internet的远程控制仿真,在测量网络时延实际数据的基础上,利用滑动模型和样条原理,采用滑模均值代替滑模的常规输入值,利用径向基神经网络建立了网络时延的模型.仿真结果表明:该模型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.该建模方法具有快速、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.     

RBF预测控制在时延导弹总线控制中的应用

总线网络控制系统取代点对点控制系统,提高了导弹武器系统整体性能,但由于信息传输分时复用总线,系统延迟很难避免。为此,在对系统延时分析的基础上,设计基于预测偏差的RBF网络预测控制的时延补偿策略,实现对控制系统网络时延的实时补偿,与PID控制方法的比较。通过引入网络平台TrueTime工具箱,验证所设计方法的有效性。     

异构网络链路传输控制系统设计

针对传统传输控制系统存在网络吞吐量低、往返时延高等问题,提出并设计了基于数据快速活肤的异构网络链路传输控制系统。根据异构网络特点设计模块总体框图,并对初始化模块、任务调度模块、数据传输模块、图像传输模块展开分析。在传统拥塞避免算法基础上,对快速恢复算法进行优化,由此完成传输控制系统的设计。实验结果证明,该系统设计可大大提高网络平均吞吐量,降低往返时延值,改善了网络传输控制性能。     

网络控制系统建模与控制

数据总线传输方案能够有效克服传统通信的弊端,但由于信息传输分时复用通信总线,系统时延不可避免。时延不但会降低网络控制系统的控制性能,而且还是引起系统不稳定的潜在因素。从网络时延这一问题出发,对网络控制系统的建模方法进行了分析研究,并基于此提出利用模糊控制来补偿系统时延影响。该方法通过模糊控制调节PID控制器输出,从而改善系统性能。最后通过仿真实例验证了上述方法的有效性。     

基于光传输的精密标准延时模块设计

该文在分析了基于光传输的延时系统原理的基础上,介绍了精密标准延时模块的组成。对模块的发射、传输、接收和放大等组成部分进行了理论分析和实际设计,重点讲述了光纤链路及逻辑控制的设计和实现。介绍了该模块时延特性测试系统的组成和搭建,并通过矢量网络分析仪对设计完成的光延时模块实物进行标准延时测试,分析对比测试结果,得出测量误差,并分析误差原因。该模块的实现为某系统的自校准提供了标准延时参考,同时可作为便捷有效的溯源手段。     

基于T-S模糊模型的非线性网络控制系统的故障检测

研究了一类不确定非线性网络控制系统的故障检测问题.当存在时变时延的情况下,基于T-S模糊模型方法建立新的非线性网络控制系统模型,并设计故障观测器,对系统进行故障检测,并给出了线性矩阵不等式形式的观测器稳定判据.通过仿真示例验证了该方法的有效性.     

基于EMD与LS-SVM的网络控制系统时延预测方法

为了提高基于Internet的网络控制系统中随机时延的预测精度,提出了基于经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)与最小二乘支持向量机(Least Squared Support Vector Machines,LS-SVM)的一步时延预测方法.首先利用EMD将时延序列分解成若干个本征模式函数分量,分解后的分量去除了原始时延序列的长相关性,同时突出时延序列不同的局部特征.然后根据各个分量的变化规律,选择不同的LS-SVM模型分别进行预测.最后将各分量的预测值叠加得到最终的预测值.仿真结果表明本文方法具有较高的预测精度.     

基于动态矩阵控制算法的网络控制系统的研究

网络控制系统(NCS,Netwroked Control system)是指通过实时网络而构成闭环的反馈控制系统.本文利用动态矩阵控制算法对网络控制系统出现的网络时延等问题进行研究.     

无线网络控制系统中随机时延的DMC补偿策略

针对无线网络控制系统(WINCS)中的随机传输时延问题,研究了一种基于改进的动态矩阵控制(DMC)的网络时延补偿策略。通过在传统 DMC 的性能指标中引入参考输出与预测输出的误差变化率,滚动优化出最优控制增量序列以及未来时刻的预测输出,并从中选择适当的控制增量信号传送给执行器来补偿无线网络传输过程中随机时延的影响。最后,利用 Matlab/Simulink 仿真环境和 TureTime工具箱,以直流电机为对象建立 WINCS的仿真模型,实验结果证明了该算法处理 WINCS随机时延问题的可行性和有效性。     

网络时延的相空间重构投影寻踪预测方法

针对互联网传输时延处于不确定状态的特点,为了提高网络时延的预测精度,将投影寻踪回归模型引入对网络时延的预测,并利用相空间重构理论解决了时延预测因子数难以确定的问题。提出了采用相空间重构投影寻踪回归模型对网络时延进行预测的方法,并通过实例分析对该方法进行了验证。分析结果证明了相空间重构投影寻踪回归模型可以对网络时延的变化趋势进行较为精确的预测,与单纯的投影寻踪回归时延预测相比,相空间重构投影寻踪回归模型精度更高。     

Multirate Control in Internet-Based Control Systems

One of the major challenges in Internet-based control systems is how to overcome the Internet transmission delay. In this paper, we investigate the potential of using the multirate control scheme and the time-delay compensation to overcome the Internet transmission delay. A two-level hierarchy is used for the Internet-based control systems. At the lower level, a local controller is implemented to control the plant at a higher frequency. At the higher level, a remote controller is employed to remotely regulate the desirable set-point at a lower frequency for the local controller. A compensator located at the feedback channel is designed to overcome the time delay occurring in the transmission from the local site to a remote site. Another compensator in the feedforward channel is designed to compensate the time-delay occurring in the control action transmission. The simulation and experimental application results illustrate that the multirate control scheme with the time delay compensation offers a promising way to efficiently reduce the effect of Internet time delay on control performance     

一种改进的ABR流量控制算法

为提高ATM网络流量管理性能,在随动控制结构上,进一步考虑时延因素的影响,提出了一种基于离散模型的改进的ABR流量控制算法。给出了保证时滞系统闭环稳定的参数选择方法,实现了拥塞避免和可用带宽的动态公平分配,保证了服务质量。仿真结果进一步验证了理论的正确性和可行性。     

Design the Remote Control System With the Time-Delay Estimator and the Adaptive Smith Predictor

In real applications, a remote control system is generally an integration of different networks consisting of a commercial network for message transmission and an industrial network to control the remote hardware through a communication gateway. Since the induced time-delay in network control system (NCS) may cause system instability, this paper proposes a remote NCS structure by implementing the adaptive Smith predictor with an online time-delay estimator. As the delay in a commercial network Ethernet is significantly time-varying depending on the number of end-users, the delay is estimated in this paper by processing the online measurement of the round-trip time (RTT) between the application layers of the server and the client. The adaptive Smith predictor control scheme is developed by directly applying the estimated time-delay. To prove the feasibility of the proposed remote control system, the developed design has been applied to an AC 400 W servo motor tested from a 15 km distance. The experimental results indicate that the significantly improved stability and motion accuracy can be reliably achieved by applying the proposed approach.      

基于动态输出反馈控制的主动队列管理算法

 针对网络拥塞控制的不确定时滞特性,提出了一种基于动态输出反馈控制(DOFC)的主动队列管理(AQM)算法.建立了TCP/AQM系统的时滞有界模型,给出了判定闭环AQM系统稳定的充分性条件,以及基于线性矩阵不等式的动态输出反馈控制器参数设计方法.仿真结果表明,该算法在大时滞的网络环境中,能迅速地将队列长度收敛到目标长度附近,且在特征参数变化的网络环境中具有较强的鲁棒性.     

基于准比例谐振的电流双闭环光伏并网控制

光伏并网逆变器的控制技术是光伏发电系统的关键环节,其中基于电流闭环的矢量控制技术在并网逆变器中应用比较广泛。为了解决同步旋转dq坐标系下解耦控制繁琐、困难等问题,本文研究了一种基于准比例谐振的电流双闭环控制策略。仿真结果表明,在静止坐标系下可以对特定频率(谐振频率)的正弦信号进行无误差跟踪,该方法简单可靠,同时还能有效抑制电网电压的扰动。     

噪声有源控制的人工神经网络方法

讨论了有源噪声控制（ＡＮＣ）问题,提出一种基于人工神经网络的非线性噪声有源自适应控制方法,给出了一种基于误差梯度下降的学习算法,证明了闭环控制系统在Ｌｙａｐｕｎｏｖ意义下的稳定性。     

基于QoS的网络控制系统参数自适应模糊控制

针对具有时间延迟的网络控制系统,设计了基于网络服务质量(QoS)的参数自适应模糊控制器,以抑制网络时间延迟对控制性能的影响。网络时间延迟会导致控制系统性能下降甚至不稳定。因此,以反映网络实际变化情况的QoS参数为前提条件,提出了综合反映网络控制性能质量(QoP)的优化目标函数。令该函数取极小值,可以计算得到模糊控制器的最优参数。仿真结果表明,该方法能随时适应网络的变化,满足网络控制系统实际需求。     

Networked Predictive Control Systems Based on the Hammerstein Model

In this paper, a novel predictive control-based approach is proposed for a networked control system with random delays containing an input nonlinear process based on a Hammerstein model. The method uses a time-delay two-step generalized predictive control scheme, which consists of two parts: one is to deal with the input nonlinearity of the Hammerstein model and the other is to compensate for the network-induced delay in the networked control system. A theoretical result using the Popov criterion is presented for the closed-loop stability of the system in the case of a constant delay. Simulation examples illustrating the validity of the approach are also presented.     

Fractional delay compensated discrete-time SMC for networked control system

Time-varying network induced delay in the communication channel severely affects the performance of closed loop network control systems. In this paper, a novel idea of compensating the fractional time varying communication delay in the sliding surface is presented. The fractional time delay in the sensor to controller and controller to actuator channel is approximated using the Thiran approximation technique to design the sliding surface. A discrete-time sliding mode control law is derived using the proposed surface that compensates fractional time delay in sensor to controller and controller to actuator channels for uncertain network control systems. The sufficient condition for closed loop stability of the system is derived using the Lyapunov function. The efficacy of the proposed strategy is supported by the simulation results.