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.     

具有快变时延和丢包的网络控制系统镇定

对一类网络控制系统,研究了变时延和数据丢包对闭环系统稳定性的影响.基于Lyapunov-Krasovskii方法,给出了闭环系统的稳定条件,该条件不依赖于时延变化率的上界.通过求解一个适当的线性矩阵不等式(LMI)得到控制增益矩阵,求解时不需要对矩阵的结构进行限制,也不必使用重复迭代.最后,给出了一个数值例子以说明方法的有效性.     

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.     

存在数据丢包的网络控制系统的控制

将存在数据丢包的网络控制系统描述为跳跃系统。基于一个李雅普诺夫泛函,只需满足4个线性矩阵不等式,便可通过带状态观测的状态反馈控制使闭环系统达到稳定。由于得到的条件不是严格的线性矩阵不等式条件,将不具有严格线性矩阵不等式条件的非凸可行解问题转化为具有严格线性不等式的非线性最小化问题,得到了求解状态反馈控制器增益和状态观测器增益的算法。数值仿真结果验证了该算法的有效性。在所设计的状态反馈控制器的校正作用下,闭环系统的响应是渐近稳定的。     

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.     

具有双边随机时延和丢包的网络控制系统稳定性分析

针对具有双边随机网络时延和丢包的网络控制系统,首先基于Markov的随机过程描述系统丢包的特性;然后利用系统增广矩阵的方法建立参数不确定的离散时间跳变系统模型,在考虑Markov链转移概率矩阵中部分元素未知甚至完全未知的条件下,采用Lyapunov稳定理论和随机理论的分析方法,设计依赖于丢包特性且满足系统均方稳定要求的时变控制器;最后通过数值算例仿真表明所提出方法的有效性.     

基于动态矩阵的随机时延丢包网络控制系统

针对网络控制系统(NCS)中存在的时延可能大于一个采样周期,以及网络传输存在丢包可能的情况,提出了改进的动态矩阵控制(DMC)算法,通过在线纠正系统的阶跃响应系数来处理时延造成的系统误差,并通过建立缓存器,当数据传输过程中出现丢包时利用动态矩阵算法计算控制量及未来输出预测值的冗余信息来替代丢失的实时信息,减少丢包对系统性能的影响.最后通过基于TrueTime的实时仿真系统研究,对比了不同时延及丢包率情况下改进算法与传统动态矩阵控制算法的效果,表明随着时延和丢包率的增大,改进动态矩阵算法的优势明显,从而验证了该方法的有效性.     

参数不确定的网络控制系统控制器设计

针对一类具有不确定参数的被控对象模型,考虑长时延有界及数据丢包的情况,建立网络控制系统闭环模型.在所提模型的基础上,用线性矩阵不等式的形式给出了系统渐近稳定的状态反馈控制器的设计方法.仿真结果验证了本文方法的有效性.     

具有随机丢包的网络化多自主体系统的一致性

研究具有随机丢包的网络化多自主体系统的均方一致性问题,其中不同自主体间的通信通道具有相同的丢包情况并且均服从马尔可夫(Markov)分布。首先,利用系统变换和迭代方法,得到了系统达到均方一致的一个初等充要条件。然后,利用矩阵理论和图论知识,如果拓扑图含有有向生成树,则可以将系统的均方一致性转化成一个线性Markov跳变系统的均方稳定性,并且可以建立线性矩阵不等式形式的均方可镇定准则。最后,通过相应的仿真实例说明了所得结论的可行性。     

具有随机丢包的非线性网络化控制系统鲁棒故障检测

针对具有随机丢包的Lipschitz非线性网络化控制系统,研究了系统存在外部干扰情况下的鲁棒故障检测问题。由于带宽有限,传感器-控制器和控制器-执行器的网络通道中存在随机数据包丢失,鉴于此,设计一种基于观测器的故障检测滤波器,给出存在故障检测滤波器的充分条件,使误差系统均方指数稳定并达到鲁棒H∞干扰抑制水平,同时给出基于观测残差均方值的故障检测策略。通过仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

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.     

不确定时滞网络控制系统的非脆弱控制器设计

研究了具有状态时滞的不确定网络控制系统的鲁棒非脆弱控制器设计问题。基于Lyapunov稳定性理论,给出使系统的状态反馈非脆弱控制器,并以线性矩阵不等式形式给出了系统的渐进稳定的充分条件,所得条件可以通过Matlab十分方便求解。     

Stabilizing Controller Design for Discrete‐Time Networked Control Systems under a Multiple‐Packet Sequential Transmission Policy

This paper considers both state feedback and output feedback stabilization problems for discrete‐time networked control systems under a multiple‐packet sequential transmission policy. It is shown that the dynamics of the considered multiple‐packet transmission networked control systems can be modeled as switched control systems. In addition, based on the multiple Lyapunov function approach, we show that stabilizing networked feedback laws can be obtained by solving linear matrix inequalities.     

高阶模糊控制器在网络控制系统中的应用

当网络控制系统存在非线性随机延迟时，不能直接使用传统的控制方法。针对这种随机延迟该文提出了高阶模糊控制方法。该方法在经典PID控制器的理论基础上进行改进，增加了系统输出的高阶信息，同时利用模糊控制理论对控制器参数进行在线自适应调节。为此该文首先简要地介绍了网络控制系统中存在的随机延迟，然后分析了延迟引起的非线性特征。结合该文的算法思想和模糊控制器的设计原理给出模糊控制器的设计过程。最后给出了应用此方法的一个仿真实例。     

带有传输受限和随机丢包的网络化控制系统的故障检测方法研究

研究了同时存在传输受限和随机丢包情况下的网络化控制系统的故障检测问题, 给出了残差发生、残差评价和误报率分析的方法. 首先, 基于确定性的系统描述, 本文给出了基于周期系统理论的残差发生方法. 接下来, 在充分利用随机丢包概率特性的基础上, 本文给出了残差评价方法. 最后, 利用切比雪夫不等式, 本文给出了故障检测误报率的计算方法. 仿真结果证实了算法的有效性.     

一类随机时延网络化控制系统的容错控制研究

将一类具有随机时延的网络化控制系统建模为具有马尔可夫延迟特性的离散跳变线性系统．借助跳变线性系统理论和容错控制的思想，研究了随机时延网络化控制系统的执行器失效问题．仿真结果验证了所提方法的有效性．     

随机延迟网络控制系统中的分段时戳动态矩阵控制

针对网络控制系统中小于一个采样周期的随机延迟,引入了分段时戳动态矩阵控制算法.通过时戳方法测量网络延迟,在线校正系统的阶跃响应系数向量和控制系数向量,并采用分段算法来减少所需的在线计算量.给出了算法的推导过程和程序实现方法,并基于实时控制系统仿真平台TrueTime进行仿真研究.应用该算法对共享以太网中直流电机进行控制,取得了比标准动态矩阵控制算法更好的控制品质.     

时延网络控制系统的模型预测控制

针对有输入约束的不确定时延网络控制系统,提出鲁棒模型预测控制方法;其中,将不确定时延建模为范数有界的输入矩阵的不确定性．给出了鲁棒性能指标的上界和系统渐近稳定的充分条件,通过在线求解LMI凸优化问题得到状态反馈控制律．仿真例子验证了该方法的有效性．