基于多包传输的网络控制系统控制器设计

考虑传感器到控制器通道上时延和丢包的非均匀分布特性,建立了基于多包传输的连续时间网络控制系统模型.通过定义Lyapunov泛函,并应用Jensen不等式,提出了具有非均匀分布的时延和丢包的网络控制系统镇定控制器设计方法;同时将该结果扩展到控制器到执行器通道存在非均匀分布时延和丢包的网络控制系统中.对于传感器到控制器通道和控制器到执行器通道同时采用多包传输的情况,本文提出的控制器设计方法依然可行.数值例子验证了本文给出的控制器设计方法的有效性.     

一类短时延网络控制系统的建模和控制方法

针对不确定时延网络控制系统,提出一种新的建模方法.设传感器采用时间驱动,执行器与控制器采用事件驱动,传感器的数据采用单包传输,传输时延小于采样周期,将网络控制系统建模为具有不确定性的线性离散系统,证明了其标称系统的可控性.采用Lyapunov方法给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,基于矩阵不等式的可行解给出了状态反馈控制律的参数化设计方法.仿真表明该文方法是有效的.     

数据包错序的多包传输网络控制系统研究

考虑一类只在传感器与控制器之间存在网络的多包传输网络控制系统,研究具有数据包错序、时延和丢包的多包传输网络控制系统的建模和稳定性问题.假设每个数据都带有状态标识符,通过在控制器前端引入一个存储器来储存数据,并在存储器内设置一个缓存区来解决乱序问题,将系统建模成不确定离散线性系统.然后利用Lyapunov方法推导出闭环系...     

有数据包丢失网络控制系统的建模和控制

针对一类具有不确定时变时延和数据包丢失的网络控制系统,提出了一种控制器设计方法。在控制器节点利用状态预测器,当传感器数据丢失时,用预测状态代替当前对象状态;当传感器数据传输成功时对预测状态进行修正,并应用预测状态来构造控制律。在执行器节点采用缓冲技术将控制器-执行器时延转化为固定实验。与状态预测器相结合,将有数据包丢失的长时延网络控制系统建模为有事件率约束的异步动态系统。根据此模型,以矩阵不等式的形式给出了系统指数稳定的充分条件,通过求解矩阵不等式的可行解获取控制律。仿真算例说明了该方法的有效性。     

具有不确定时延切换广义网络系统稳定性分析

研究了一类正则且无脉冲的切换广义网络控制系统的状态反馈稳定性分析问题.针对系统中的不确定传输时延,假设传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,且不确定传输时延小于采样周期,切换广义网络控制系统被建模为异步动态系统,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式的方法,给出一个充分条件,得到状态反馈控制器.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是稳定的.理论研究和仿真实例证实了理论结果的有效性.     

一类MIMO网络控制系统的时滞相关控制器设计

针对一类具有多个独立传感器和执行器的多输入多输出(MIMO)网络控制系统(NCS),首先在传感器和执行器采用时钟驱动,控制器采用事件驱动的条件下将系统建模为具有多输入时延的连续时间系统,然后利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法给出系统状态反馈控制器的设计方法.这种方法可直接通过求解一组线性矩阵不等式获得相应的控制器.     

基于动态矩阵方法的网络控制系统补偿策略

针对网络控制系统数据包不确定的问题,分析了该特性对网络控制系统的影响以及目前的控制方法,设计了控制器节点由事件-时间驱动,传感器节点和执行器节点由时间驱动的分布式网络控制系统模型.在此基础上,根据预测控制中动态矩阵方法具有的简单实用的特点,提出了基于动态矩阵方法的时延控制和数据包丢失补偿策略.应用此策略进行了仿真,结果表明补偿后的系统输出与存在网络时延,但数据包按时到达的系统输出几乎一致,验证了该策略的有效性.     

长时延广义网络化控制系统的鲁棒H_∞控制

研究具有长时延广义网络控制系统鲁棒H∞控制问题,假定传感器是时间驱动,控制器和执行器是事件驱动,网络时延在2个采样周期之间,有限的外部能量扰动网络化控制系统,利用状态增广的方法,建立离散时变的不确定系统模型,并利用李雅普诺夫理论和线性矩阵不等式描述方法,推导出了动态输出反馈H∞控制律存在的充分条件。以仿真实例说明了该方法的有效性。     

基于内模控制的网络控制系统

文章针对网络控制系统运用了内模控制的方法,无需对网络延时进行在线测量或估计,所以适应于时延为随机、时变或不确定,存在数据丢包以及控制对象模型变化的网络控制系统,并给出了控制器的简单设计方法.结果表明,基于内模控制的网络控制系统具有较好的动态性能,且具有较强的抗干扰能力和鲁棒性.     

不确定时延广义网络控制系统的保性能控制

研究了正则且无脉冲的广义网络控制系统的保性能控制问题.针对传感器是时钟驱动,控制器和执行器是事件驱动,且网络的不确定时延小于一个采样周期的广义网络控制系统,利用李亚普诺夫理论和线性矩阵不等式,推导出系统状态反馈保性能控制律存在的充分条件,并给出了设计方法.最后通过数值仿真,给出了含有不确定性时延的广义网络控制系统的状态反馈保性能控制律,说明了该方法的有效性.     

MIMO网络控制系统建模与稳定性分析

针对被控对象为多输入多输出(MIMO)的网络控制系统,假设传感器与控制器均采用时间驱动,执行器采用片上执行机构,同时考虑到网络控制中存在的时延、数据包丢失和多包传输问题,依据数据寄存和静态调度两种方法,分别建立了多包传输MIMO网络控制系统的模型,基于李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法,分别推导出了MIMO网络控制系统渐近稳定的充分条件.通过Matlab中LMI工具箱实现了控制器的设计,仿真结果验证了此方法的有效性,且说明网络控制方法选取与网络的传输条件存在着紧密联系.     

基于异步动态系统的网络控制系统建模

研究了同时存在数据传输延时与数据包丢失的网络控制系统的建模问题．系统中传感器采用时间驱动，执行器与控制器采用事件驱动，传感器的数据采用单包传输．假设传输延时小于采样周期，且数据包传输的成功率一定，则整个网络控制系统可以描述为一个具有2个事件的异步动态系统．针对对象状态均可测，控制律采用状态反馈的情况，利用双线性矩阵不等式方法，讨论了网络控制系统指数稳定的问题，给出了稳定性的充分条件．     

网络控制系统反馈和前向通道的随机时延补偿

针对网络化控制系统的网络诱导时延,提出了一种改进的补偿时延的预测控制方法。对于反馈通道,根据测量的反馈时延设置预测步长,采用柔性控制增量算法设计预测控制器对时延进行补偿。对于前向通道,前向时延相对控制器来说是未知的,为此在系统输出端和前向通道间添加一个反馈补偿环节,设计一个控制补偿器估算出历史时刻实际作用于被控对象的控制量与控制器在此时刻输出的控制量之间的误差,用该误差来补偿前向时延的影响。当被控对象参数缓慢变化或未知时,给出了渐消记忆递推最小二乘辨识算法的网络化反馈修正算法。最后对闭环系统的稳定性做了分析并通过仿真验证了该策略的有效性,保证了网络化控制系统的良好性能。     

基于LMI的网络化控制系统鲁棒容错控制器的设计

研究一类带有未知扰动的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对NCSs的时延和不同步对系统性能产生的影响,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,将网络化控制系统的状态向量扩展为增广状态向量.基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,系统采用状态反馈控制策略,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近稳定的充分条件,通过求解线性矩阵不等式组方便地得到容错控制器的设计方法.用仿真算例验证此种方法的可行性、有效性以及通用性.     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

基于安全传输策略的网络化预测控制系统设计

为确保网络控制系统中传输数据的完整性、实时性、机密性和可用性,提高系统对抗数据攻击的能力,提出了一种基于MD5散列码、时间戳和AES加密算法的数据安全传输策略,该策略兼顾了系统中控制器端和被控对象端数据传输的安全性和实时性.并从控制策略的角度出发,考虑在系统遭受到数据攻击后,采用基于网络回路时延的网络预测控制方法对数据攻击进行补偿,使系统在受到一定强度的数据攻击后仍然能够进行稳定的控制,从而提高网络控制系统应对攻击的能力.采用S100-1实训平台管道压力控制系统验证了基于安全传输策略的网络化预测控制系统有较好的安全性和抗数据攻击能力.     

切换广义被控对象网络控制系统状态反馈镇定

针对切换广义被控对象的网络控制系统,根据网络的时延特性,结合被控对象为广义切换系统的特点,在传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,网络诱导时延小于一个采样周期时进行系统建模,然后通过构造李雅普诺夫函数和多李雅普诺夫函数的方法研究了系统的稳定性,并设计了保证时延切换广义网络控制系统渐近稳定的鲁棒状态反馈控制器.     

非线性网络控制系统的稳定性分析

针对传感器为时钟驱动、执行器、控制器均为事件驱动的一类非线性网络控制系统(net-worked control systems,NCS),通过在信息接收端设置一定长度的缓存,可以将时变的网络诱导时延转化为固定时延,并且将此类NCS建模为一类具有输入输出时延的非线性时延系统.基于建立的模型,利用Lyapunov定理和Razumikhin定理给出了系统渐近稳定的充分条件,同时给出使系统保持渐近稳定的最大允许网络诱导时延.最后通过算例验证了时延小于最大允许网络时延时,NCS是稳定的.     

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.