网络化控制系统的预测控制方法设计

网络化控制系统(NCSs)是一种通过实时化网络进行数据传输的控制系统.控制系统中的传感器、控制器、执行器等往往通过网络连接起来形成闭环控制系统.然而实际系统中由于带宽限制等客观因素,存在有因网络诱导延迟而引起的系统性能下降问题.考虑了前向通道,反馈通道中同时存在网络诱导时延情况下的网络预测控制(NPC)设计问题,提出了一种新的网络预测控制方法,用以克服网络诱导时延对系统性能带来的影响.     

网络化预测控制系统的设计和实现

网络预测控制器主要包括一个含在线辨识器的预测控制产生器和一个网络延时补偿器.他可以在没有同步延时策略的情况下克服网络控制中前向通道和反馈通道中的随机延时和丢包现象.本文通过对网络化直流电机控制系统进行在线仿真和实物实验.证明该算法的有效性.     

网络化控制系统数据访问的设计与实现

介绍了最新的实时数据库ExtremeDB和OPC(OLE for Process Control)技术及其在网络化控制系统数据访问中的应用模式。探讨了OPC规范下的数据访问方式,给出了一种OPC服务器的设计和实现方法,基于已有的OPC Server实时任务模型,实现了数据访问混合任务集动态调度算法,测试结果表明,该应用模式具有较好的稳定性和高效性。     

网络化控制系统的科学问题与应用展望

作为在串行网络上实现反馈控制回路的控制系统，网络化控制系统减少了系统布线，增加了系统的柔性，提高了系统的可诊断性和可维护性．在综述网络化控制系统研究现状与进展的基础上，对网络化控制系统所涉及的科学问题和应用领域进行了深入分析，并对网络化控制系统的未来发展作了展望．     

基于灰色广义预测控制的网络化控制系统丢包补偿

针对网络传输中存在的数据丢包问题，提出了将灰色广义预测控制引入到网络化控制系统的新思想．将网络化控制系统视为灰色系统，设计了一个控制器节点由事件—时间驱动、传感器节点和执行器节点由时间驱动的分布式模型．利用灰色广义预测控制在线计算量小的特点，结合队列机制，提出补偿策略．仿真结果表明补偿策略效果良好．     

一类具有随机时延的网络化控制系统的广义预测控制

网络化控制系统中,各种恒定、时变或者随机的网络时延会导致系统控制性能的下降甚至不稳定。针对基于交换式以太网所造成的随机网络时延问题,结合对系统结构及时延特征的分析,给出了一种基于广义预测控制的控制方法,该方法采用网络时间戳机制和模型的在线辨识,能够准确地测量系统输出并及时对预测值进行在线修正,实现对随机时延的网络化控制系统的有效控制。最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

DoS攻击下网络化控制系统基于观测器的记忆型事件触发预测控制

本文研究了DoS攻击下网络化控制系统记忆型事件触发预测补偿控制问题. 首先, 由于网络带宽资源有限和系统状态不完全可观测性, 引入了记忆型事件触发函数, 为观测器提供离散事件触发传输方案. 然后, 分析了网络传输通道上发生的DoS攻击. 结合上述记忆型事件触发方案, 在控制节点设计一类新颖的预测控制算法, 节省网络带宽资源并主动补偿DoS攻击. 同时, 建立了基于观测器的记忆型事件触发预测控制的闭环系统, 并且分析稳定性.通过线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov稳定性理论, 建立了控制器、观测器和记忆型事件触发矩阵的联合设计方案,并验证了该方案的可行性. 仿真结果表明, 该方案结合记忆型事件触发机制可以有效补偿DoS攻击, 节约网络带宽资源.     

网络化控制系统中鲁棒控制器的设计与优化

针对网络化控制系统,提出了新型的延迟状态变量模型,考虑到模型的不确定因素和外 部扰动,推出了鲁棒控制器存在的条件,并给出了该控制器设计和性能优化的方法。仿真结果表明, 该控制器对所有允许的网络延迟、模型不确定性和外部扰动,具有良好的性能。     

具有多传输通道系统的网络化预测控制

本文研究了一类具有多传输通道网络化系统的控制问题,基于网络化预测控制方法,提出了一种改进型的分布式预测补偿方式,从而更有效地利用反馈数据来提高控制系统的性能.对闭环网络化预测控制系统进行分析,得到其稳定性条件,特别地,在模型精确已知和多传输通道的时延为定常的情况下,该条件将会退化为本地控制的闭环系统稳定性条件.上述结论的好处是网络化预测控制系统中状态观测器和控制器的设计可以参考本地控制.通过球杆系统算例验证本文所提方法的正确性和有效性.     

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。     

基于MPC网络控制系统的设计与稳定性分析

针对网络延时的问题,本文提出了一种改进的模型预测控制方法.该方法是利用MPC(模型预测控制)预测的将来控制信号来补偿前向通道出现的延时或中断,同时用一个预测器来补偿反馈通道延时.文中描述了它们的控制特性并讨论了该网络控制系统的稳定性,并用实例仿真验证该方法的可行性和有效性.     

基于网络的运动控制系统预测控制研究

针对一类基于网络的运动控制系统中存在的时延和丢包问题进行研究。对于网络运动控制系统存在数据时延和丢包的情况,建立网络运动控制系统模型。在此模型下,对预测函数控制算法进行分析,设计了预测函数控制产生器和数据延时预测补偿器,并研究相应的补偿策略。仿真分析表明算法的合理性和有效性。     

网络控制系统综述

本文回顾了网络控制系统的发展历史,介绍了网络控制系统的研究现状,在指出网络控制系统存在的问题的基础上,提出了未来网络控制系统的发展方向.     

网络控制系统的建模与控制方法研究

网络控制系统降低了电缆成本,易于系统诊断和维护,具有很大的灵活性,因此正逐渐应用于工业控制中.在网络控制系统中,不可避免地存在网络诱导时延,这降低了系统的性能甚至使系统变得不稳定.本文研究了系统建模,控制等问题.系统仿真结果表明了本文方法的正确性和有效性.     

MIMO网络控制系统的稳定性与控制器设计

对于具有多个独立传感器与执行器的多输入多输出网络控制系统,在具有多重时滞的情况下,建立一类网络控制系统的连续时间模型。通过构造一个新的李雅普诺夫函数,给出一个具有较低保守性的稳定性判据。基于该稳定性判据,给出输出反馈控制器的设计方法,数值仿真结果表明了该方法的有效性。     

网路化双线性系统的预测控制优化算法研究

本文对一类离散时间双线性系统进行网络化预测控制研究.针对控制系统网络信道传输引起的前向通道和反馈通道时延问题,基于双线性系统结构特性提出2种逐步优化算法对非凸优化问题进行求解,进而得到未来时刻的预测控制序列.仿真实例说明所求预测控制序列可以主动补偿网络引起的时延问题,从而说明所提出预测控制算法的有效性.     

基于Internet的网络控制系统端到端时延分析

端到端时延是影响基于Internet网络控制系统(NCS)稳定性的一个重要因素。该文通过OPNET建模仿真,分析了系统的端到端时延特征、时延组成及时延瓶颈。讨论了不同的数据包大小对端到端时延的影响及其原因,把该时延用于一个NCS仿真实例,分析了其对系统稳定性的影响。在NCS的设计过程中,明确端到端时延特征有助于提高系统的稳定性。     

面向数据包丢失补偿的网络化广义预测控制

针对网络化控制系统中存在的数据包丢失,考虑了基于状态空间模型的网络化广义预测控制问题;在假设反馈通道和控制通道的数据包丢失过程确定可知的情况下,提出了一种采用预测器和预测控制器分别补偿反馈通道和控制通道的数据包丢失对系统性能影响的方法,通过把广义预测控制问题转化为滚动线性二次型最优跟踪问题,基于动态规划给出了网络化广义预测控制器的设计方法,并基于Ricoati差分方程非负定解的单调性,给出了末端加权矩阵保证系统稳定性的充分条件,最后通过仿真验证了所提出方法的有效性.     

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．     

Tracking Control of Multi-Agent Systems Using a Networked Predictive PID Tracking Scheme

With the rapid development of network technology and control technology, a networked multi-agent control system is a key direction of modern industrial control systems, such as industrial Internet systems. This paper studies the tracking control problem of networked multi-agent systems with communication constraints, where each agent has no information on the dynamics of other agents except their outputs. A networked predictive proportional integral derivative(PPID) tracking scheme is proposed t...