多包传输网络控制系统的稳定性

研究多包传输网络控制系统的指数稳定性和控制器设计问题。将有时延和数据包丢失、有时延和无数据包丢失、无时延和有数据包丢失、无时延和无数据包丢失等情形的多包传输的状态反馈网络控制系统建模为有事件率约束的异步动态系统。基于异步动态系统理论．Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法,提出多包传输状态反馈网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计。数值算例说明指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的。     

时变时延比例积分状态反馈网络控制系统的稳定性

研究在传感器与控制器间、控制器与执行器间有时延和数据包丢失的网络控制系统的模型、指数稳定性和控制器设计问题.将时变时延和数据包丢失的比例积分状态反馈网络控制系统建模为有事件率约束的异步动态系统.基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法,提出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和比例积分状态反馈控制器设计方法.通过数值算例说明提出的网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的.     

具有时变短时延的网络化控制系统稳定性设计

由于网络化控制系统存在网络诱导时延、数据包的丢失等问题,使得系统性能不稳定。针对这些问题,提出切换系统方法,首先建立相应网络化控制系统模型,然后基于Lyapunov不等式推导并证明使得网络化控制系统指数稳定的状态反馈控制器。实验结果表明切换系统方法取得较好的系统稳定性。     

具有丢包的长时延NCS的稳定性分析

研究了同时具有大于采样周期和小于采样周期的随机传输时延及数据包丢失的网络控制系统的稳定性问题.对网络控制系统进行了详细的分析,建立了网络控制系统的模型.当网络中存在数据包丢失时,对于给定的数据包丢失率,网络控制系统被建模为异步动态系统.利用异步动态系统理论给出了网络控制系统指数稳定的充分条件,动态反馈控制器可通过解一组矩阵不等式得出.仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

基于输出反馈的网络系统控制器的设计

对网络控制系统进行分析,在考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延建立数学模型,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法,仿真实例说明研究结果是有效可行的.     

一类连续时间网络控制系统分析及控制器设计

针对网络控制系统中存在数据传输时延和数据包丢失,以及由被控对象和控制器之间的不同步给系统所带来的稳定性问题,提出了一种状态反馈控制器设计方法。采用带有延时的被控对象模型和Lyapunov泛函,得到了时滞相关稳定性的充分条件,并以线性矩阵不等式（LMI）的形式表示出来,最后仿真实例验证了所得控制器设计方法的有效性和可行性...     

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。     

基于最优预测状态估计的网络化最优控制

针对网络化控制系统中存在的时变网络诱导时延和数据包丢失,提出基于最优预测状态估计的网络化线性二次型高斯(LQG)最优控制算法.对于存在网络诱导时延的情况,考虑反馈信号的网络诱导时延大于1个采样周期的情况,把网络化最优预测状态估计算法与传统最优控制算法结合,补偿网络诱导时延的影响.对于存在时变数据包丢失的情况,把时变数据包丢失的状态描述为1个二元赋值变量,假定当数据包丢失时目标节点保持上一时刻的值,给出相应的最优预测状态估计器和线性二次型(LQ)最优控制器的设计方法.研究结果表明:分离定理成立;网络化最优预测状态估计方法的缺点在于随着网络诱导时延增大或数据包丢失数目增加,其预测估计误差协方差阵略微增大,从而导致最优控制系统的代价略微增长.仿真和实验验证了算法的有效性和理论分析的正确性.     

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.     

基于时延随机分布的网络化控制系统控制器设计

针对一类非线性网络化控制系统,根据网络诱导时延两个主要部分即传感器到控制器时延及控制器到执行器时延的不同随机分布特性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法得到了闭环系统的均方稳定性条件. 在系统闭环方程中引入时滞的随机分布特性,获得一种新形式的Lyapunov-Krasovskii方程,降低了控制器设计方法的保守性. 仿真结果表明了该方法的有效性.      

Stability of Networked Control Systems Based on Free-Weighting Matrices Method

A new method of modeling discrete networked control systems with both the time-varying delay and packet loss was presented in this paper.The network-induced delay is time-varying and it can be smaller or larger than one sampling period.The feedback controller was designed by free-weighting matrices method and Lyapunov-Krasovskii functional to make the networked control system asymptotically stable.And sufficient conditions were derived.A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the prop...     

网络控制系统的故障检测

针对一类同时存在时变时延与随机丢包的网络控制系统,研究了系统的鲁棒故障检测问题。考虑传感器与控制器之间、控制器与执行器之间的随机丢包与时变时延的现象,首先将时变时延对系统的影响转化为未知有界条件下的不确定项,再将随机丢包用满足Bernoulli分布的二进制序列来描述,并设计了系统的鲁棒 故障观测器,给出了基于观测器闭环系统渐近稳定的充分条件。最后,通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于时滞脉冲系统方法的网络化H_∞滤波

研究了一类具有网络诱导时延和随机丢包的连续线性系统网络化H_∞滤波问题.考虑区间有界的网络诱导时延和伯努利分布刻画的丢包现象,将网络化滤波误差系统建模为一类带有重置方程的时滞脉冲系统.构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函并评估脉冲时刻的能量变化,以可求解的线性矩阵不等式形式设计滤波器,使得滤波误差系统均方渐近稳定并满足给定的H_∞干扰抑制水平.通过仿真验证设计方法有效性.     

控制系统中的网络传输延迟预估控制

为了解决网络化控制系统中传输迟延对系统性能的影响问题,在分析控制系统网络传输迟延与系统各环节动作时序的基础上,针对网络传输迟延小于一个采样周期的情况设计了预估器,并设计构建了基于代理的网络化控制仿真系统。控制代理根据数据包中数据的传输次序与时间戳得到网络传输迟延的大小,通过预估计算得到存在传输迟延条件下相应的状态与控制量,使系统能有效克服网络传输迟延的影响。仿真结果表明数据信号通过网络加校正时的输出与参考输出基本相似。     

具有非线性摄动网络控制系统的量化控制设计

针对具有网络诱导时延及数据包丢失的非线性摄动网络控制系统,考虑系统存在量化误差及非线性摄动等干扰,建立具有一般性的网络控制系统新模型.基于李雅普诺夫稳定性原理和线性矩阵不等式方法,提出网络控制系统渐进稳定的充分条件和量化反馈控制器设计方法.通过求解凸优化问题获得具有非线性摄动网络控制系统的最大允许时滞界.最后,仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

具有时延和数据包丢失的广义网络控制系统的稳定性

基于数据包丢失现象和网络诱导时延的存在,当传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动时,将被控制对象为广义系统的网络控制系统建成异步动态的离散系统模型.利用李雅普诺夫函数方法和线性矩阵不等式方法,给出了广义网络控制系统指数稳定的充分条件.在判定闭环网络控制系统指数稳定的同时,通过求解线性不等式获得了使系统指数稳定的状态反馈控制律.最后的实例表明方法的可行性.     

具有饱和非线性约束的网络控制系统鲁棒H_∞优化控制

针对具有随机时延和数据包丢失的网络控制系统的稳定性问题,考虑到系统存在不确定性及外部输入干扰,将控制输入施加饱和非线性约束,建立具有一般性的系统模型.基于Lyapunov方法,给出具有饱和非线性约束的网络控制系统的鲁棒稳定的充分条件.在此基础上,获得使系统具有γ次优、最优鲁棒H∞控制的充分条件,得到最优H∞镇定输出反馈控制律.仿真表明:H∞镇定判据是可行的,有饱和约束的鲁棒H∞优化控制方法是有效的.     

动态输出反馈的少保守性NCS鲁棒容错控制

针对一类具有时变时延和丢包的参数不确定网络化控制系统,采用动态输出反馈策略,在未对系统模型进行增广重建的情形下,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,推出了确保闭环系统在执行器失效情况下具有鲁棒完整性的时滞相关充分条件,进而借助于矩阵分离引理,求解线性矩阵不等式的方式,并给出了控制器的设计方法.由于...     

连续线性时不变系统的网络滑模控制

研究具有网络诱导时延的网络控制系统滑模控制器设计及稳定性分析问题。针对一类具有网络诱导时延的连续线性时不变被控对象模型,设计其网络滑模控制器,建立基于网络滑模控制器的闭环控制系统模型。Lyapunov方法证明,所得最大允许时延能够保证闭环网络控制系统稳定。仿真结果表明控制器设计的合理性,所得最大允许时延上界保守性更弱。     

分布时滞网络控制系统的非脆弱L2-L∞ 控制

为了解决带有分布时滞的不确定网络控制系统中网络通道存在的时延、丢包以及控制器存在参数摄动等问题,提出了具有分布时滞和网络诱导时滞的非脆弱L2-L∞控制器设计方法。通过选取时滞依赖的Lyapunov 函数,构造自由权矩阵进行鲁棒稳定性分析,推导出保证闭环控制系统渐近稳定的L2-L∞性能判据。利用线性矩阵不等式( LMI: Linear Matrix Inequality) 技术将L2-L∞控制器设计问题转化为LMI 的凸优化问题。最后,数值仿真的对比结果验证了所设计的控制器不仅可使开环发散的系统在满足给定的性能指标下闭环渐近稳定,而且与无参数摄动的常规控制器相比,非脆弱控制器的收敛效果更好。