NCS的事件触发通讯机制与主被动混合鲁棒容错控制设计

针对具有时变时延的不确定线性网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究了执行器任意失效故障情形下的主被动混合鲁棒容错控制.首先建立基于离散事件触发通讯机制的闭环故障NCS模型,并基于H∞控制思想,设计了鲁棒故障检测观测器;其次通过离线设计的被动鲁棒容错控制器确保系统在已知故障发生时稳定,未知故障发生初期减缓系统性能下降速度;同时利用鲁棒故障检测观测器实时在线检测故障,并重构控制器补偿任意未知故障对系统的影响.最后通过仿真算例验证了文中方法的可行性.     

执行器饱和NCS的满意容错与通信的协同设计

基于离散事件触发通信机制(DETCS),研究了非均匀传输周期下具有执行器饱和的网络化控制系统(NCS)的满意容错与网络通信间的协同设计问题.通过将保持器端数据的非均匀更新周期对系统性能的影响转化到对系统时滞的影响中,建立了一个具有执行器饱和的闭环故障NCS模型,该模型将建模中的多个因素集成在一个框架下,如执行器饱和约束、执行器失效、事件触发条件、非均匀传输周期、传输时延、计算时延和控制器信息等.基于不连续的Lyapunov-Krasovskii函数、互反凸技术、线性凸组合技术及琴生不等式,为具有多种性能的闭环故障系统提出了网络通信与满意容错间的协同设计方法.借助仿真算例,验证了提出的协同设计方法的有效性,此外还对不同性能指标和DETCS中的触发参数间的相容性进行了分析.     

基于离散事件触发的不确定NNCS鲁棒完整性设计

从节约网络通讯资源和确保系统安全的角度出发,针对一类存在时变时延和不确定性的非线性网络化控制系统(NNCS),在执行器故障的情况下,进行离散事件触发通讯机制(DETCS)与NNCS鲁棒容错的协同设计研究.首先基于DETCS,考虑执行器失效故障,采用状态反馈控制策略,建立闭环NNCS故障模型;然后利用Lyapunov稳定性理论、互反凸组合等技术,得到DETCS下使系统具有鲁棒完整性的时滞/事件依赖充分条件,并给出NNCS容错控制器与事件触发权矩阵协同求解的方法;最后通过仿真实例验证文中所述方法的有效性,并对触发参数对系统性能、网络通讯资源占用的影响等进行分析讨论.     

离散事件触发NCS的容错与容侵协同设计方法

针对执行器失效故障和网络攻击,在离散事件触发通讯机制(DETCS)下研究了NCS故障容错与攻击容侵的协同设计问题.首先,给出了DETCS下NCS故障容错与攻击容侵的架构,并以此为基础建立了集触发条件、执行器故障与网络攻击于一体的闭环NCS故障/攻击并存模型;其次,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,综合应用时滞系统理论、改进的Wirtinger不等式及互反凸组合引理等,推证出了NCS可容错故障/容侵攻击的完整性充分条件,进而给出了鲁棒H_∞容错/容侵控制器与事件触发矩阵的协同设计方法,达到了容错/容侵控制与网络通讯间的协同设计目标;最后,通过仿真算例验证了所得理论结果的有效性与可行性.     

NCS的一种具有动稳过程共同约束的事件触发通讯与鲁棒容错协同设计方法

针对具有时变时延的网络化控制系统,从确保系统性能与节约网络通讯资源出发,提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通讯机制,并在该通讯机制下建立闭环故障NCS模型;基于Lyapunov稳定性理论及改进的Jensen不等式等技术,推证出使系统具有鲁棒完整性和低数据发送率的时滞/事件依赖的少保守性充分条件,并给出NCS容错控制器与通讯机制协同设计的方法;通过仿真算例验证提出的新型离散事件触发通讯机制的优越性.仿真结果表明,在相同数据发送量下,较现存通讯机制,文中方法对系统性能的影响更小,且对动态性能有一定的改善作用.     

基于事件触发的线性网络化控制系统主-被动混合容错控制设计

针对一类具有时变时延的线性网络化控制系统(NCS),在离散事件触发通信机制下,研究了执行器任意失效故障的主-被动混合容错控制问题.建立了基于事件触发机制的闭环故障系统模型,设计了能使系统在发生故障集以内的故障时稳定的被动容错控制器.同时,设计故障诊断观测器估计任意执行器失效故障的大小,一旦获得准确的故障信息,立即重构控制器以补偿故障的影响.所设计的主-被动混合容错控制器在执行器任意失效故障下,不但能使系统稳定而且具有良好的控制性能.仿真算例验证了本文方法可在确保故障系统稳定的前提下能有效地节约网络通信资源.     

网络控制系统的鲁棒H_∞容错控制器设计

研究了一类网络控制系统(NCS)的鲁棒H∞容错控制器设计问题.基于一类包含网络时延和数据包丢失的网络控制系统模型,考虑了更实际、更一般的执行器部分失效情况.然后利用Lyapunov Krasovskii泛函方法,通过引入一个积分不等式,得到了此类系统的H∞鲁棒稳定性条件并且采用锥补线性化算法给出了此类系统的鲁棒H∞容错控制器的设计方法.最后,数例仿真结果表明,对于任意容许的不确定性以及执行器的故障,所设计的控制器能使系统鲁棒渐近稳定,且具有H∞范数界.     

DETCS下非均匀传输NCS故障调节与通讯的协同设计

在离散事件触发通讯机制(discrete event-triggered communication scheme,DETCS)下,针对一类存在执行器时变故障的系统,研究了非均匀传输NCS故障调节与通讯协同设计的问题.首先,基于系统等周期的采样数据,采用时延分析法和Lyapunov稳定性理论,给出了具有鲁棒H_∞性能的状态及故障估计观测器设计方法,实现了对系统状态及连续时变故障的快速准确估计;进一步在DETCS下,基于所获得的故障和状态信息,以求解LMI的方式给出了同时求取具有故障调节能力状态反馈增益矩阵与事件触发权矩阵的方法,实现了故障调节与通讯的协同设计;最后,通过仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性.     

具有α-稳定的网络化控制系统容错设计

针对具有时变时延和丢包的网络化控制系统,研究了系统在闭环极点具有α-稳定条件约束下,执行器或传感器发生失效故障时的容错设计问题.文中将丢包当作一种特殊时延,综合考虑时延上、下界及时延变化率,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出网络化控制系统具有α-稳定容错能力的判别准则,并以求解LM...     

基于时延准T-S模型的网络化控制系统鲁棒容错控制

针对具有马尔可夫特性时延的网络化控制系统,基于时延准T-S模型,考虑系统参数不确定性的影响,采用状态反馈控制律,通过构造离散Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出确保网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒完整性的充分条件,通过求解LMIs给出容错控制器的设计方法.通过仿真实例得到,网络化控制系统在发生执行器失效故障时仍是渐近稳定的,说明该方法对于具有马尔可夫特性时延的影响,不确定网络控制系统在执行器失效故障时具有鲁棒完整性.     

网络化控制系统的新型事件触发通信与鲁棒广义H_2/H_∞容错协同设计

针对网络化控制系统(NCS)单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性,在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上,提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制,并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型;考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响,基于Lyapunov稳定性理论与相关技术,给出网络通信触发权矩阵与广义H_2/H_∞指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例,验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下,更多地节约网络通信资源,触发参数的选择也与系统性能有对应关系,为工程中选取相关参数提供便利.     

具有α-稳定的不确定非线性NCS鲁棒容错设计

针对一类具有时变时延和丢包的不确定非线性NCS,把丢包当作一种特殊时延,基于状态反馈控制策略,将其建模为具有状态区间时变时延的T-S模糊系统,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,在执行器发生失效故障情形下推证出了具有α-稳定的不确定非线性NCS鲁棒容错的判决准则,并通过适当的变换以求解LMIs的方式给出控制器的设计方法.由于模型中考虑了时延下界,证明过程中采用改进的Jensen不等式,且未引入自由权矩阵,因此在减少结论保守性的同时降低了计算复杂度.最后以仿真示例验证了所述方法的有效性和可行性.     

基于输出反馈的网络化控制系统鲁棒容错控制

研究一类具有时延不确定性网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.基于网络化控制系统时延模型,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用输出反馈控制策略,推证出保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐进稳定的的充分条件,给出容错控制器的设计方法,最后以仿真算例得到系统零状态响应曲线,分析曲线所得结论说明此方法的可行性和有效性.     

不确定网络化控制系统的鲁棒容错控制

提出了网络化控制系统(NCS)的一种建模方法.该方法采用时延估计法和在线取得时延法来获取时变时延,不仅解决了采样时差和时变时延难以估计的难点,而且大大简化了NCS的建模过程.针对NCS中传感器和执行器的失效问题,利用Lyapunov法给出了一种新的鲁棒容错控制算法.运用该算法设计的控制器可使系统在网络时延、故障和建模误差的共同干扰下依然稳定运行,而且该算法接近于普通的状态反馈设计,便于工程实现.实验结果表明,算法能使系统在传感器失效和建模误差的作用下保持鲁棒稳定性.     

不确定NCS的动态输出反馈鲁棒保性能容错控制

针对存在时延和丢包的参数不确定网络化控制系统,采用动态输出反馈控制策略,研究执行器失效故障时系统的鲁棒保性能容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,通过构造一种包含三重积分项的Lyapunov-Krasovskii 泛函,采用时延分段处理方法,推证出使闭环故障系统具有鲁棒保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式的方式给出最优控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证文中所述方法的可行性和有效性.     

网络化控制系统的新型事件触发通信与鲁棒广义HdH⑴容错协同设计

针对网络化控制系统（NCS)单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性，在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上，提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制，并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型；考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响，基于Lyapunov稳定性理论与相关技术，给出网络通信触发权矩阵与广义Hz/H指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例，验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下，更多地节约网络通信资源，触发参数的选择也与系统性能有对应关系，为工程中选取相关参数提供便利.     

DoS攻击下CPS双重安全控制与通讯的协同设计

针对一类具有执行器故障与DoS攻击的CPS,基于边缘计算理念,并结合事件触发通讯机制,研究了CPS双重安全控制与通讯的协同设计问题.首先,基于边缘计算的资源分配,提出DETCS下的CPS双重安全控制架构,并把有限能量的DoS攻击转化为一种特殊的时延,在DETCS下建立了具有故障与攻击的闭环CPS模型;其次,借助时滞系统理论,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用仿射Bessel-Legendre等不等式,分别给出了DoS攻击下状态与故障估计鲁棒观测器、执行器故障和DoS攻击双重安全控制与通讯协同设计的方法;最后,通过对四容水箱系统的仿真验证了文中理论结果的有效性与可行性.     

区间快变时延NCS鲁棒Η_∞保性能容错控制

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,同时考虑参数不确定性和有限能量外部扰动影响,研究了执行器失效时系统具有H∞保性能的鲁棒容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的区间快变特性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的李雅普诺夫泛函,推证出闭环系统对执行器失效故障具有较小保守性的鲁棒H∞保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式的方式给出了最优控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.     

一类不确定网络化控制系统的H_∞鲁棒完整性设计

研究一类具有参数不确定性网络化控制系统的H∞鲁棒容错控制问题.基于网络化控制系统的时延模型,考虑参数不确定性以及未知扰动对系统的影响,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用状态反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定,且满足给定H∞扰动抑制性能指标的充分条件,并以求解线性矩阵不等式组方便地得到了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.     

基于状态观测器的广义系统鲁棒容错控制

针对执行器失效情形,利用广义Riccati方程,给出了基于观测器的广义系统鲁棒容错控制器的设计方法,并根据广义Riccati方程的参数化解,给出基于观测器的鲁棒容错控制器的参数化解.利用该方法设计的动态控制器使所得闭环系统既使在执行器失效和有系统参数不确定的情况下也都是正则、无脉冲、稳定的.数值例子验证了该方法的有效性.