磁悬浮系统网络化控制器的设计与实现

以磁浮列车悬浮控制系统为对象,提出了网络化悬浮系统的控制方案,建立考虑网络时延下的悬浮控制系统模型,设计了基于模型的控制算法以对网络诱导时延进行补偿,建立网络化悬浮控制系统的硬件平台,并以单模块悬浮系统为对象进行了实验,仿真分析和实验表明了网络化悬浮控制系统的可实现性和控制算法的有效性.     

基于观测器的网络化控制系统故障诊断方法

在网络中,由于信息的碰撞、重发而产生的网络延迟对控制系统本身带来了负面影响。针对网络化控制系统(networkedcontrolsystem,NCS)的随机延时,在事件驱动的执行器结点设置计时器和接收缓存区,在线获得了延时数据,建立了NCS的数学模型。通过增广模型法和等同输入法构建了两种观测器,从而产生残差,对网络化系统的控制故障进行了诊断,并提供了仿真结果。     

基于FSM的车辆底盘CAN网络建模与仿真

简述了CAN(controller area network)网络通信协议的特点,在MATLAB/Simulink/Stateflow仿真环境,运用有限状态机(FSM)理论,建立了用于车辆底盘集成控制的CAN网络通信系统仿真模型。仿真研究了节点优先级、传输速率及单帧信息量对通信延时的影响,并将该网络通信模型应用于车辆4WS控制系统,针对网络通讯延迟对控制效果影响进行了仿真分析,进一步证明了使用该模型研究数据传输延时对控制系统控制影响的可行性。     

网络控制系统时延的预测控制补偿方法

针对网络控制系统的时延问题,提出一种补偿方法。对于反馈通道,时延是已存在的,可以进行测量,这部分时延通过预测控制算法进行补偿。前向通道的时延对于控制器是未发生的,是不可知的,为此在系统输出端和前向通道间附加一个控制补偿环节以减小前向通道时延的影响。该方法简单可行,实时性强,便于工程应用。最后分析了系统的稳定性并通过仿真实验表明该策略的有效性,保证了网络控制系统的良好性能。     

闭环网络控制系统全数字仿真实验方法的研究

提出网络控制系统全数字仿真的方法，针对目前Matlab没有提供NCS仿真模块的现状，设计出能够真实再现网络环境的延时模块，并在此基础上开发出一套完整的网络控制仿真实验平台，只需一台计算机就能够完成包括网络数据包丢失和时序错乱等现象在内的各种NCS仿真实验，保证在进行NCS控制算法的比较研究时，网络延时状况是一致的。在该实验平台上进行NCS全数字仿真实验，结果证明以上方法的有效性。     

单输入网络化控制系统的时延补偿滑模控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延问题,提出了一种离散滑模控制方法。基于一类线性时不变被控对象的单输入网络化控制系统离散模型,构造了具有时延补偿的滑模面。通过系统状态预估及对状态运动的分析,设计了可以完全消除系统抖振的滑模控制器。李亚普诺夫方法证明了该控制器能使系统状态在不产生抖振的前提下收敛于滑模面,并保证系统的渐近稳定,同时不要求网络诱导时延小于一个采样周期。以位置伺服系统为对象的仿真实例验证了该设计方法的有效性。     

基于模型预测的网络化控制系统补偿控制

针对分时控制模式下存在于网络诱发延迟大于一个采样周期的网络化随机控制系统中的空采样和数据拒绝问题,提出了一种基于模型预测的补偿控制法。该方法通过在执行器设立缓冲区窗口并存放一定数目的历史控制量,利用多个历史控制量对当前采样周期的控制状态进行估计预测,对空采样和数据拒绝情况进行补偿控制,达到改善系统性能的目的。通过仿真实验证明了该补偿控制算法的有效性。     

面向自主飞行器的嵌入式计算平台

基于模型的设计方法是目前嵌入式控制系统开发与设计的主流方法,而对嵌入式控制系统模型及其代码正确性的检验是亟待解决的问题。基于平台的设计理论,提出一种面向自主飞行器的嵌入式计算平台,该平台以基于模型的设计方法实现对复杂实时控制系统建模,并且在同一框架下完成模型到代码的自动生成以及对实时控制系统进行不同粒度的检验,即X在环仿真,包括模型在环仿真、软件在环仿真、硬件在环仿真。该平台的提出为嵌入式实时控制系统的开发与设计提供了建模及模型检验的一体化环境,提高嵌入式实时控制系统的开发效率。     

基于信息调度的网络化控制系统

针对具有通信约束的串行网络化控制系统设计问题,提出了一种简单灵活的控制系统信息调度方法。考虑到控制与通信的耦合情形,信息调度方法采用了轮流分批发送信息的方式,从而减少了网络信道中的数据流量,同时将网络环境下的系统模型转化为一种具有等价周期的采样数据系统模型。基于所得的数学模型和信息调度方法,给出了调度算法与反馈控制联合设计的过程。仿真研究表明该方法是有效可行的。     

基于CANbus的网络控制系统仿真平台

传感器、控制器与执行器的数据经网络进行传输与交换的闭环控制系统称为网络控制系统。网络控制系统是随着计算、通信和控制发展起来的新一代控制系统。目前针对网络控制系统的研究已愈来愈受到业内人士的关注，但是大都是通过软件模拟的方法。网络控制系统作为应用型的领域，软件模拟忽略了实际中的不确定性，因此有局限性。本文介绍基于CAN总线的网络控制系统仿真平台，包括硬件和软件，在现实的网络环境下解决网络控制系统中的种种问题。同时通过一个在此仿真平台所做的实例，以证明网络引起的时延会引起控制系统的不稳定。     

Uniformed model of networked control systems with long time delay

Feedback control systems wherein the control loops are closed through a real-time network are called networked control systems （NCS）. The defining feature of an NCS is that information is exchanged using a network among control system components. Two new concepts including long time delay and short time delay are proposed. The sensor is almost always clock driven. The controller or the actuator is either clock driven or event driven. Four possible driving modes of networked control systems are presented. The open loop mathematic models of networked control systems with long time delay are developed when the system is driven by anyone of the four different modes. The uniformed modeling method of networked control systems with long time delay is proposed. The simulation results are given in the end.     

随机时延网络控制系统的鲁棒H∞状态反馈控制

研究了含有双随机时延的不确定网络控制系统的鲁棒H_∞状态反馈控制问题。将传感器到控制器和控制器到执行器的网络时延建模为相互独立的连续时间离散状态的马尔可夫随机过程。基于此网络环境,构造时延依赖的控制器,将不确定网络控制系统转化为马尔可夫跳变系统。通过Lyapunov Krasovskii泛函方法和新的矩阵不等式技术,给出了系统随机稳定且满足H_∞性能的充分条件,并以矩阵不等式形式给出了相应的控制器设计方法。最后,给出了仿真算例,验证了该方法的有效性。     

网络控制系统的可镇定性和可检测性

基于线性时不变系统的被控对象，建立了控制器为事件驱动时长时延网络控制系统的数学模型，对网络控制系统的均值可镇定性、均方可镇定性、均值可检测性和均方可检测性作了定义，得到了网络控制系统可镇定、可检测的充要条件，最后以不稳定的倒立摆为对象进行了仿真研究．     

网络控制系统的时延补偿策略研究

网络控制系统中由于通讯网络的引入而导致的网络时延对控制系统的稳定性和性能带来很大负面影响。对具有随机时延和系统噪声的一类网络控制系统进行了分析,设计了一种可以对随机时延进行补偿的状态观测器,该状态观测器可同时实现对噪声的滤波处理。根据文中的延迟补偿方法,研究了闭环系统的稳定性。通过实验研究,证实了提出的利用状态观测器进行时延补偿策略的有效性。     

Robust H∞ control for networked control systems

The robust H∞ control for networked control systems with both stochastic network-induced delay and data packet dropout is studied.When data are transmitted over network,the stochastic data packet dropout process can be described by a two-state Markov chain.The networked control systems with stochastic network-induced delay and data packet dropout are modeled as a discrete time Markov jump linear system with two operation modes.The sufficient condition of robust H∞ control for networked control systems stabilized by state feedback controller is presented in terms of linear matrix inequality.The state feedback controller can be constructed via the solution of a set of linear matrix inequalities.An example is given to verify the effectiveness of the method proposed.     

网络化C4ISR系统结构时效性分析方法

现代战争中,战略预警、时间敏感目标的打击、协同指挥决策等都对网络化C4ISR系统的响应时间提出了更高的要求。提出了一种基于社会网络分析的网络化C4ISR系统结构的时效性分析方法,从系统结构层面评估网络化C4ISR系统的响应时间。为此,首先建立网络化C4ISR系统结构的OPDAR模型,然后提出了情报信息流、协同信息流和指控信息流3类信息流的定义、数学表示及其参量计算方法,在此基础上定义了情报信息流时延、协同信息流时延和指控信息流时延3种系统结构时效性分析指标及计算方法,支持定量分析系统结构的时效性。最后,利用所提分析方法对设计的两种区域联合防空系统结构的时效性进行对比分析,验证了所提方法的有效性。     

Analysis and optimization of delays in networked control systems

1 .INTRODUCTIONFeedback control systems wherein the control loopsare closed through networks are called networkedcontrol systems ( NCSs) . (See Fig.1) . Differenttypes of network systems are promoted in terms ofvarious network architectures embedded in controlsystems . There are approxi mately two kinds of NC-Ss :specific NCSs and generalized NCSs . The formerare based on common bus technology (e .g. De-viceNet ,ControlNet and LonWorks[1]) and the laterare constructed through comm…     

Robust H∞ control for networked control systems

The robust H∞ control for networked control systems with both stochastic network-induced delay and data packet dropout is studied. When data are transmitted over network, the stochastic data packet dropout process can be described by a two-state Markov chain. The networked control systems with stochastic network-induced delay and data packet dropout are modeled as a discrete time Markov jump linear system with two operation modes. The sufficient condition of robust H∞ control for networked control systems stabilized by state feedback controller is presented in terms of linear matrix inequality. The state feedback controller can be constructed via the solution of a set of linear matrix inequalities. An example is given to verify the effectiveness of the method proposed.