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.     

Kalman滤波在单神经元PID控制中的应用

针对单神经元PID控制器包含输出噪声, 从而导致控制性能下降的问题, 提出一种基于Kalman滤波理论的改进单神经元自适应PID控制算法. 该算法通过引入状态空间的概念, 采用时域上的递推方法进行数据滤波, 控制对象的输出值经过Kalman滤波算法处理后再返回闭环控制系统. 实验结果表明, 改进算法能有效消减控制系统的输出噪声, 接近于无噪声的理想状态, 提高了控制性能.     

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.     

一种单输入/单输出的小脑模型神经网络研究

针对标准小脑模型关联控制器（CMAC）存在的问题,研究了一种单输入单输出（SISO）的CMAC算法.SISO CAMC采用直接地址映射,以输入v的量化值为地址,建立起输入v与权重w的关系,并通过对输入v进行归一化,增强网络的泛化能力.另外,学习采用随机样本,具有学习简单、收敛速度快、函数逼近精度高等特点,可以在单片机上实现.最后,理论证明和仿真试验,验证了该算法的有效性.     

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.     

网络化控制系统鲁棒 H ∞ 保性能控制研究

针对一类含有不确定参数被控对象的网络化控制系统(NCS),研究了网络中存在时延与丢包情况下的鲁棒H∞保性能控制问题.通过Lyapunov-Krasovskii泛函和Jensen不等式,推导出闭环NCS鲁棒渐近稳定的充分条件.与已有文献相比,该充分条件可以转换为具有较少决策变量的LMI形式.给出了NCS鲁棒H∞保性能控制律的优化设计算法.最后通过数值实例验证了算法的有效性.     

Buck型DC-DC变换器中单输入模糊控制器的设计与实现

提出了一种简化的用于数字控制DC-DC变换器的模糊控制算法——单输入模糊控制算法.通过在算法中引入符号距离法,将常规模糊控制算法中的2个输入简化为单个输入,从而使相应的模糊规则条数明显减少.在此基础上,采用FPGA设计了单输入模糊控制器,并进行了系统验证.测试结果表明,在输入电压为2.7～3.5 V、输出电压为0.8～1.5 V的Buck型DC-DC开关变换器中,系统的建立时间小于150 ms,稳态误差小于10 mV.与常规模糊控制器相比,这种单输入模糊控制器具有设计、调节和硬件实现简单等优势,因而有望在数字控制DC-DC变换器中得到广泛应用.     

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.     

时延相关网络控制系统的输出反馈镇定

研究了一类具有时变时延网络控制系统的输出反馈镇定问题.对于传感器与控制器间产生时变时延情形,采用时延相关切换控制器,通过Lyapunov-Krasovskii泛函方法和广义模型变换,得到了使闭环系统渐近稳定的线性矩阵不等式充分条件,该控制器是可以降阶的.仿真算例验证了该方法的有效性.     

宽带无线通信的单载波频域均衡技术研究

无线环境下,宽带通信面临严重的多径衰落问题.多径时延扩展到数+到数百个符号,造成严重的符号间干扰.单载波频域均衡(SC-FDE)是解决宽带无线通信系统中多径衰落问题的一个方案.文中探讨了SC-FDE系统的组成结构和处理流程,将SC-FDE与目前被广泛关注的OFDM进行了对比.SC-FDE是一种单载波体制,可在采用高效频域均衡算法的同时保留传统单载波系统的成熟技术.研究了如何将单载波系统中成熟的锁相技术和OFDM的帧同步算法应用于SC-FDE.最后分析了SC-FDE信道估计与均衡算法;通过仿真对SC-FDE的性能进行了验证.结果证明了SC-FDE对抗多径衰落的有效性.     

动态矩阵控制算法的改进和应用研究

推导了改进的动态矩阵控制算式,对其特性进行了理论分析和数字仿真,证明了该算法可以用于解决具有纯滞后的过程和非最小相位过程的控制问题,并且具有极强的鲁棒性。为了使该算法能适应时变过程的控制需要,加入了脉冲响应系数辨识,并对这种辨识进行了简化。在数字仿真的基础上,作者用Z-80汇编语言编制了自适应动态矩阵实时控制软件,闭环模拟实验证明了该控制软件可以广泛地应用于实际过程控制。     

网络控制系统的控制方法研究

分析了网络控制系统中几类时延的特点及其对控制系统的影响,并对近年所提出的处理周期性和随机时变时延的各种控制方法进行了较为全面的综述与评价,比较了各种方法的优缺点．最后指出了今后可能的发展方向．     

预测控制理论在网络时延补偿策略中的应用

针对网络控制系统(NCS)中的时延问题,在分析网络时延特性的基础上,对系统采用预测控制策略进行时延补偿,该策略用易于测量的网络往返时延代替不易单独测量的前向时延和后向时延,并用MATLAB/TrueTime仿真工具箱对实际系统进行了仿真实验研究.仿真结果表明该策略能保证网络控制系统的良好性能.     

网络化控制系统连续动态输出反馈控制器设计

研究一类网络化控制系统的连续动态输出反馈控制器的设计问题.假设网络化控制系统的被控对象为一个定常时滞系统,其网络诱导时滞是随机的且小于一个采样周期的情况下,将此类网络化控制系统模型化为一个混合系统.然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该网络化控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,给定一个等式约束,然后通过求解一组线性矩阵不等式,获得了连续动态输出反馈镇定控制器.最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.     

基于多速率采样系统的网络预测控制算法

针对网络控制系统（NCS）中存在的网络延迟和数据丢包问题,利用提升技术,将预测控制器和网络延迟补偿器相结合,提出了一种基于多速率采样系统的网络预测控制算法．仿真试验表明,该算法对网络延迟和数据丢包具有一定的补偿作用,不仅提高了网络资源利用率,且能保证闭环网络控制系统是渐近稳定的．     

动态矩阵控制在营养液调配中的仿真研究

营养液调配控制系统是一个非线性、滞后参数时变的非最小相位系统,同时还存在各种约束条件．因此,要想精确建立其数学模型是非常困难的．针对这一特点,本文利用系统阶跃响应序列建立一种非参数模型,并提出了带误差变化率反馈校正的动态矩阵控制改进算法,并通过仿真实验比较证明了改进算法的正确性和有效性．     

网络控制系统保性能控制

针对网络控制系统中时延不确定因素,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,网络控制系统对象模型为具有时滞的不确定离散模型.在此模型的基础上,将网络控制系统的保性能控制问题转化为研究时滞的不确定离散系统的鲁棒保性能控制问题.利用Lya-punov理论及线性矩阵不等式(LMI)方法,证明了通过状态反馈控制,使网络控制系统保性能控制的充分条件等价于求解LMI.仿真示例验证了该控制方法的有效性.     

网络控制系统控制方法研究

由于在控制回路中引入了网络,给控制系统带来新的问题,其中最主要的问题之一是网络的时延问题,网络延时会降低控制系统的性能甚至引起系统不稳定.因此,许多研究者致力于研究开发新的控制方法以处理由于网络的引入而引起的时延问题.在此,把近年来国内外的研究方法及现状给予归纳总结,并就网络控制结构和网络时延特性及其影响给予介绍,最后提出其发展趋势.