基于LMI的网络化控制系统的时滞相关研究

针对在网络化控制系统中不可避免的网络诱导时延会降低系统性能以及影响系统的稳定性问题,提出了一种基于线性矩阵不等式的时滞相关优化方法。构建了在网络诱导时延情形下网络化控制系统的数学模型,继而分析设计了基于LMI的时滞相关控制器。仿真实验中采用了Matlab的LMI工具箱,并结合了一定的迭代策略,结果表明,该方法具有一定的优越性。     

资源约束系统的信息调度及其渐近稳定性

对于通信约束的网络控制系统,应用通信序列的概念和混合逻辑动态的构架,将其建模成一类集成控制和调度的资源约束离散线性周期系统．给出了这类系统网络信息的可调度条件,并基于线性矩阵不等式设计动态反馈控制律．仿真表明,该方法能够在网络信息的周期调度下使闭环系统渐近稳定．     

一类基于观测器的非线性网络化控制系统的绝对稳定性

主要考虑了基于观测器的Lurie网络化控制系统的绝对稳定性问题. 由于采用了基于观测器的反馈控制器, 传感器到控制器的网络诱导时延和控制器到执行器的网络诱导时延不再能合并到一起处理. 首先通过状态增广方法将Lurie网络化控制系统建模为一个多时滞的Lurie系统, 然后利用Newton-Leibniz公式和添加自由权矩阵的方法给出了时滞依赖的稳定性条件. 在此基础上, 给出三种求解控制器和观测器增益矩阵的方法. 此外, 还分别给出了被控对象存在范数有界不确定性和结构不确定性时系统的鲁棒稳定性条件及鲁棒控制器设计方法, 所有得到的结果都是以线性矩阵不等式的形式给出的. 便于利用线性矩阵不等式工具包进行求解. 最后, 通过两个仿真算例说明了方法的可行性和有效性.     

等式约束的网络化控制系统的稳定性设计

研究了等式约束的网络化控制系统的稳定性问题．在假设网络时滞是随机变化的,并且假设网络化控制系统的被控对象为一个具有等式约束的时滞系统的情况下,将网络化控制系统模型化为一个混合系统．然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该混合系统渐近稳定的一个充分条件．根据此充分条件,通过求解一个线性矩阵不等式,较容易地获得系统的最大允许网络时滞以及此时的控制器．最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的．     

一类基于观测器状态反馈镇定的网络化控制系统

本文研究仅仅在传感器与控制器之间存在网络的网络化控制系统的观测器以及控制器的设计问题．考虑系统同时存在随机时滞和数据包丢失的情况,通过求解线性矩阵不等式,设计出了保证网络化控制系统渐近稳定的观测器以及控制器．最后给出一个实例说明了此设计方法是有效的．     

时变时滞Lurie控制系统的绝对稳定性

基于Lyapunov稳定性定理,利用线性矩阵不等式方法给出了系统绝对稳定的判别准则.讨论了具有多个时变时滞的Lurie直接控制系统和Lurie间接控制系统的绝对稳定性.所得结论是时滞无关的,即绝对稳定性充分条件仅依赖于时滞导数的大小,特别地,时滞可为无界函数.通过一个示例说明有时得到时滞相关的绝对稳定性条件比时滞无关的稳定性条件具有更大的保守性,促使今后寻找另外的方法和工具得到保守性较低的稳定性条件.仿真示例同时说明此方法对时滞为无界函数时的有效性.     

具有输出延迟的网络化控制系统稳定性分析

将网络化控制系统看成一个具有输出时延的采样控制系统,运用具有时延的输出信号设计了一种新的观测器和相应的控制器,从而得到含有时滞的闭环网络化控制系统和使该闭环系统稳定的充分条件。最后给出了求解观测器增益和控制器增益的锥补线性化方法,仿真实例说明了所提方法的有效性。     

时滞网络控制系统的鲁棒稳定性条件

本文研究了时滞网络控制系统的鲁棒稳定性问题，并用向量Lyapunov方法给出了保证系统稳定的线性矩阵不等式条件。本文的结果均是在子系统水平上的，仿真结果表明了本文所提出的结果的有效性。     

有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性

主要讨论有界丢包网络控制系统的稳定性与能稳性. 基于迭代方法将有界丢包网络控制系统建模为一个跳变系统. 由于网络的复杂性, 跳变系统状态转移矩阵的部分元素无法获得, 因此, 我们考虑的这种情况更具有一般性. 并且本文考虑的丢包同时存在于前馈和反馈通道. 最后, 数值例子表明本文方法的有效性.     

网络化控制系统的网络性能及稳定性分析

网络化控制系统的出现无疑大大推动了控制技术的发展,但这同时又对控制理论和信息技术提出了新的要求,对3种比较典型的控制网（EthernetBus,Token-passing Bus,CAN Bus）进行了较详尽的对比分析,以便根据不同的控制要求来选择不同的控制网络,介绍了几种网络化控制系统的稳定性判定方法,探讨了几种主要的网络参数（信息的最大允许传输间隔τ以及采样率h）对整个控制系统性能的影响;说明了信息技术与控制理论相结合的重要性。     

中立型时滞系统基于状态观测器的控制设计-LMI方法

研究一类中立型时滞系统基于状态观测器的反馈控制问题。目的是利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计状态观测器和动态输出反馈控制器,使得相应的闭环系统渐近稳定。最后给出一个数值例子验证了本文所给结果的有效性。     

短时延广义网络控制系统的最优指数H∞控制

本文基于标称点方法,研究了广义网络控制系统在短时变时延条件下的最优指数H∞控制问题.为了减小网络诱导时延对系统保守性的影响,系统首先被建模为一个具有范数有界不确定项的离散时间系统.然后基于线性矩阵不等式技术和李雅普诺夫稳定性判据,给出使得系统指数稳定的一般和最优H∞状态反馈控制器的存在条件和设计方法.最后通过3个算例证明了本文工作的有效性.     

具有控制约束的网络控制系统的鲁棒H_∞控制

针对具有控制约束的网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)的特点,建立了具有外部扰动的网络控制系统模型,对其H∞性能加以分析和研究,并验证所取得的理论成果.假设具有控制约束的网络控制系统的H∞控制器与执行器均为事件驱动,传感器为时间驱动,且网络诱导时延小于传感器的采样周期,然后将此类网络控制系统的广义被控对象建模为一类线性离散系统,运用Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI),导出闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件,并给出了控制器的具体求法.得到了系统的H∞控制器存在条件及具体方法,通过设计该控制器,使具有外部扰动的网络控制系统的性能有很大的改善,通过Matlab仿真证明该控制器行之有效.     

具有随机丢包的网络控制系统的镇定

研究具有随机丢包的网络控制系统(NCS)的镇定问题.同时考虑传感器节点到控制器节点(S/C)和控制器节点到执行器节点(C/A)的随机丢包,并分别对这两种丢包现象建模.基于Lyapunov稳定性理论,得到闭环系统全局均方渐近稳定的充分条件.进一步利用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到状态反馈控制律的增益矩阵.数值仿真算例验证了所得结果的有效性.     

Observer-based tracking controller design for networked predictive control systems with uncertain Markov delays

This paper is concerned with a tracking controller design problem for discrete-time networked predictive control systems. The control law used here is a combined state-feedback control and integral control. Since not all the states are available in practice, a local Luenberger observer is utilised to estimate the state vector. The measured output and estimated state vector are packed together and transmitted to the tracking controller via a communication channel with a limited capacity. Meanwhile, the control signal is also transmitted through a communication network.Network-induced delays on both links are considered for the signal transmission and modelled by Markov chains. Moreover, it is assumed that the elements in Markov transition matrices are subject to uncertainties. In order to fully compensate for network-induced delays, the controller generates a sequence of control signals which are dependent on each possible delay in the feedforward channel. By taking the augmentation twice, we obtain delay-free stochastic closed-loop systems and the controlled output is chosen as the tracking error. Sufficient conditions are provided for the energy-to-peak performance of the closed-loop systems. The feedback gains of the controller can be derived by solving a minimisation problem. Two examples are illustrated to demonstrate the effectiveness of the proposed design method.     

一种改进的网络控制系统控制器设计方法

讨论网络控制系统的状态反馈控制器设计问题。针对具有未知时变时延的网络控制系统,应用自由权矩阵方法得到系统的稳定性条件,并应用到具有时变结构不确定性的网络控制系统,在此基础上提出状态反馈控制器设计方法。数值实例表明该方法的有效性,与已有方法相比,具有较低的保守性。     

带有执行器故障的网络控制系统的自适应容错H∞控制

针对带有执行器故障的网络控制系统, 提出了一种自适应容错控制方法. 首先基于最近提出的一种新的网络诱导时滞模型, 设计了状态反馈形式的自适应容错控制器. 然后以线性矩阵不等式的形式给出了控制器存在的充分条件. 该条件不仅保证了系统在执行器故障和正常情形下均能达到稳定, 而且使得其H∞性能最优. 最后通过一个数值例子证明了所提方法的有效性.     

Controller Design for Networked Control System with Uncertain Parameters

This paper deals with the problem of controller design for NCSs （networked control systems） with uncertain parameters and network induced time-delays. In the case of long time delay constraint and data package loss, the closed-loop model of a class of NCSs is presented for controlled objects with uncertain parameters. Based on Lyapunov stability theory combined with LMIs （linear matrix inequalities） techniques, the design method of state feedback controller for NCSs with asymptotic stability is given in the form of LMIs. Numerical example and simulation suggest that the results are effective and are an improvement over previous ones.