基于改进的神经元PID的网络化控制系统

为了解决网络诱导时延给网络化控制系统(Networked Control Systems,NCSs)带来的不利影响,在分析Ethernet时延特性的基础上,提出了一种不依赖于网络诱导时延精确数学模型的改进的神经元PID控制器。该控制器利用单神经元实现自适应PID控制,利用神经元良好的学习能力克服网络化控制系统中不确定的网络诱导时延的影响。改进的神经元PID控制器根据有限的时延信息动态调整用于计算控制输出量的参数,该控制器还利用一种在线调整规则对神经元的比例系数进行在线更新,并针对Ethernet这类网络进行了仿真研究。仿真结果表明,所提出的方法能有效提高控制系统的性能。     

基于内模PID控制器的时延网络控制系统的保稳定性设计①

网络控制系统中存在的随机时延会导致系统的性能变差甚至不稳定。通过对随机时延的分析,建立了一个基于内模PID控制原理的网络控制系统模型,并以工业过程控制中经常用到的二阶对象为控制对象,完成了网络环境下的内模PID控制器的设计。仿真对比表明,该控制器对系统性能进行了补偿,保证了系统具有良好的稳定性能。     

网络控制系统的模型建立及稳定研究

随着互联网技术的发展,以太网逐渐被引入到工业控制领域.对于一个网络控制系统,网络带来的控制系统时滞和丢包是不可避免的,因此,在对网络控制系统的建模中,必需重点考虑时延和丢包的影响.分析了网络控制系统的时延特征,并将数据丢包的网络控制系统建模成具有事件率约束的异步动态系统.对网络控制系统模型用传统的PID算法对系统进行仿真控制,在存在系统随机时延和不存在随机时延的两种情况下,仿真分析了网络控制系统的稳定性,仿真结果进一步验证了网络控制系统保持稳定的丢包范围.     

动态矩阵控制在网络时延补偿中的应用研究

在网络控制系统中,随机传输时延大大降低了系统的控制性能,并导致系统的不稳定.针对以太网在网络控制系统中的随机传输时延问题,提出了一种基于DMC的NCS时延补偿控制方案.该方案采用DMC算法设计控制器,同时通过网络时延补偿器和动态缓冲器整定控制量,使系统输出能迅速跟踪突变输入.利用TureTime工具箱进行仿真实验,结果证明了该算法在处理网络控制系统的时延问题时具有有效性和可行性.     

基于Levinson-Durbin算法的变采样周期调度

由于资源受限而产生的网络时延是多回路网络控制系统面临的最严重问题之一,该时延具有随机、时变的特性,它将导致控制效果不理想,甚至使得系统不稳定。针对该问题,本文提出了基于中间插件的变采样周期调度策略,通过动态调整各控制回路的采样周期来实现网络资源的动态分配,以有效地减小网络时延,保证系统的稳定性。仿真结果表明,将该策略应用到资源受限的网络控制系统中,可以较大程度地减小随机时变时延对控制性能产生的负面影响,使得控制系统工作稳定,并有效地提高网络控制系统整体的控制性能。     

一类时变时延网络控制系统的鲁棒容错控制

针对一类具有时变时延的不确定网络控制系统,研究存在执行器失效情况的系统鲁棒容错控制问题.基于完整性容错控制思想和李亚普诺夫时延依赖稳定理论,给出了系统对执行器失效具有完整性的充分条件,设计了鲁棒容错控制器.仿真结果表明,该控制器不仅能保证系统鲁棒渐近稳定,而且使系统具有良好的动态性能.     

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。     

网络控制系统随机延迟的预测控制

针对网络控制系统随机时延、时变等特性造成控制效果不理想的问题,提出一种改进的广义预测控制与递推最小二乘法相结合的预测控制策略.上述控制策略将传统的预测控制运用于网络控制系统中,针对网络随机时延的特性,采用改进的广义预测控制算法对随机时延进行补偿.结合分段可变遗忘因子递推最小二乘法对被控对象模型参数进行在线辨识,可以减少网络控制系统参数突变对系统造成的不利影响.仿真结果表明,所提出的预测控制策略可以有效解决网络控制系统随机时延问题,并且在参数突变的情况下也能够获得良好的控制效果.     

网络控制系统的时延仿真研究与控制器设计

针对网络控制系统(NCS)中的随机时延问题,根据实际网络时延的分布情况,提出了一种新的具有随机时延的网络控制系统的建模方法-离散T-S模型,并用并行分布补偿原理(PDC)设计模糊控制器.同时提出一种新的模糊控制系统隶属函数的确定方法,利用Lyapunov定理和线性矩阵不等式(LMI)研究了系统的稳定性问题,给出基于LMI的模糊控制器的设计方法.最后通过仿真实例证明控制方法能够使具有时延的网络控制系统稳定.     

网络控制系统消息时延的仿真研究

网络时延是网络控制系统(NCS)面临的首要问题,由于受MAC机制、网络负载、网络调度等因素影响,该时延一般是时变和不确定的.传统控制系统仿真软件难以客观反映网络时延的变化,无法用于NCS时延的仿真分析.应用TrueTime仿真工具,对NCS网络时延的主体-消息时延进行仿真研究.首先,给出了利用TrueTime进行NCS仿真的结构框图,分析了TrueTime内核模块和网络模块的功能特点;其次,针对一个具体的NCS,建立了TrueTime仿真模型;最后,通过仿真试验,研究了NCS消息时延的变化特性,所得结论可以指导NCS的分析与设计.     

不确定LTI-SISO系统的低通滤波时滞观测器控制

合理利用时滞可能获得意想不到的性能.研究表明,系统的不确定性以及受到的外部 干扰可以利用时滞观测器来进行观测,从而实现系统的鲁棒控制.本文提出了一种低通滤波时 滞观测器.避免了常规时滞观测器控制中出现的控制信号颤振,得到了一种结构新颖的控制器. 仿真结果表明时滞观测器控制系统可以很好地抑制系统的不确定性以及受到的外部干扰,是一 种性能优良的鲁棒控制方法.     

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.     

一种网络控制系统时延补偿方法

本文分析介绍了具有随机时延网络控制系统控制器设计及时延补偿方法,采用广义预测控制(GPC)算法设计控制器。针对输出时延通过对时间加上时间戳来估算时间延迟,并采用状态观测器进行时延补偿,而控制时延则采用队列机制,增加缓存器的方法来保证被控对象获得最优控制信号。通过仿真证实该方法的有效性。     

具有长时延网络系统内模控制策略研究

NCS(网络控制系统)中的随机时延会导致系统的不稳定.本文从控制策略的角度,在NCS中加入内模控制.在内模通道中增加AR-BP神经网络时延预测方法;针对被控对象数学模型与被控对象不一致而引起的控制性能降低问题,提出利用模糊控制规则实时调整滤波器参数的方法.仿真结果表明,在内模通道中增加AR-BP神经网络时延预测环节,能...     

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。     

Guaranteed cost control of T–S fuzzy systems with input delay

This paper is concerned with the problem of guaranteed cost control for Takagi–Sugeno (T–S) fuzzy systems with time‐varying input delay. The input delay is of interval type, and no restriction is imposed on the derivative of the time delay. Based on free‐weighting matrix method, new delay‐dependent sufficient conditions for the existence of a fuzzy guaranteed cost controller are provided by means of linear matrix inequalities. Some examples are used to illustrate the effectiveness of the proposed method. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

保障连续媒体流用户层QoS 的缓存控制

研究了缓存控制对媒体流用户层QoS 的影响.多媒体系统信宿端通常采用播放缓存来补偿时延抖动,提高媒体流播放的连续性.缓存控制虽然能够降低时延抖动的影响,却增加了端到端时延.时延或时延抖动是用户可感知的QoS 参数,缓存控制对用户层QoS 的影响究竟如何呢?利用已有的应用层向用户层QoS 映射的研究结果,分析缓存控制参数与端到端QoS 参数、应用层QoS 参数的关系,获得了缓存控制参数与用户层QoS 参数的关系.从理论上深入挖掘缓存控制对用户层QoS 参数的作用,给出了提供确定时延和时延抖动保障的缓存容量值,论证了在网络环境一定时存在提供最佳用户层QoS 的缓存容量值.实验结果验证了分析.     

不确定LTI- SISO系统的低通滤波降阶时滞观测器控制

提出一种低通滤波降价时滞观测器,避免了常规时滞观测器控制中由于时滞状态微分近似引起的控制信号颤振。参考模型的选取只与系统的相对阶次有关,而与系统阶次无关,从而简化了控制器的设计,降低了对系统可测性的要求。仿真结果表明,该时滞观测器控制系统可以很好地抑制系统的不确定性以及受到的外部干扰,是一种性能优良的鲁棒控制方法。     

基于时延预测模型的网络补偿控制器设计*

针对网络控制系统中随机双向通道时延引起的不确定性问题,提出一种基于时延在线预测模型改进的补偿控制方法。首先,基于自回归模型构建时延预测模型,通过递推最小二乘法实时更新模型参数以预测前向通道时延,并由区间分割法获得高精度的环回时延;然后,设计状态预估器、网络预测器和时延补偿器对环回时延进行补偿,进一步提高系统性能。采用TrueTime工具箱构建网络闭环仿真系统以仿真实际的网络传输情况,同时对PI控制、传统的时延补偿控制以及改进后的时延补偿控制进行对比实验,验证该方法的优越性。     

时滞控制系统的无时滞变结构控制器*

对时滞控制系统的变结构控制器的设计，不是象通常的方法那样在一个泛函空间中进行，而只是在一个函数空间中，即控制器和切换流形均不带有时滞项，此方法削弱了要求控制器有记忆功能的限制。我们还通过例子实现了设计步骤。