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.     

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.     

离散事件触发通讯下不确定NCS的α-稳定鲁棒容错设计

基于离散事件触发通讯机制,考虑执行器失效故障及饱和约束,研究时变时延网络化控制系统(NCS)具有α-稳定的鲁棒容错设计问题.针对具有参数不确定性的线性受控对象,采用状态反馈控制策略,建立一个涵盖执行器故障与饱和约束、网络时延、事件触发通讯约束的闭环故障NCS模型,基于Lyapunov稳定性理论、容错吸引域定义及改进的Jessen不等式推证出使闭环故障NCS具有α-稳定的时滞/事件共同依赖的不变集充分条件,并给出NCS鲁棒容错控制器与通讯触发参数协同设计的方法.以仿真算例验证文中所述方法可使闭环故障系统具有α-稳定性,进而揭示系统动态性能与数据传输量之间的定性关系.     

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.     

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.     

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.     

DoS攻击下信息物理系统事件触发保性能控制

针对信息物理系统的安全控制问题,提出拒绝服务攻击下基于事件触发的保性能控制方法.首先,考虑到拒绝服务攻击行为的随机特性,将拒绝服务攻击描述为具有固定丢包数的伯努利随机分布过程;其次,为了降低网络通信负担,采用离散事件触发通信机制对传感器的量测信息进行传输;随后,根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出拒绝服务攻击下系统稳定的充分条件,进而在给定的保性能水平下设计了基于事件触发机制的保性能控制器;最后,通过仿真实例验证了所提出控制方法的正确性和有效性.     

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.     

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.     

事件触发机制下NNCS的主被动混合容错控制

考虑到具有时变时延的实际NCS的非线性特性以及执行器发生失效故障的随机性,研究了离散事件触发机制下NNCS主被动混合容错控制.首先通过T-S模糊模型建模,并利用并行分布补偿方案以及构造Lyaounov-Krasovskii泛函等方法,基于H∞控制思想,设计了故障检测观测器,以实现对故障的在线检测;然后通过离线设计的被动容错控制器确保在已知故障发生时系统保持稳定,在未知故障发生初期,能减缓系统性能下降的速度,并通过重构控制器来补偿未知故障对系统的影响;最后通过一个仿真算例验证了离散事件触发方式对网络资源的节约性以及所采用方法的有效性.     

恒温箱温度的H∞优化控制

提出了基于H∞优化控制的恒温箱温度控制问题。建立了将环境温度作为外部输入，电加热器输出功率作为控制输入，并考虑实际上温度检测滞后的动态模型，并对该模型进行了考虑控制成本的、以温度检测输出作为反馈的H∞控制设计。通过仿真结果观察，恒温箱温度的H∞优化控制是一种既体现了技术优势，又考虑到了经济效益的整体优化策略。     

基于H∞策略的视盘机伺服控制

本文首先根据视盘机光学头执行机构模型,利用线性分式变换的方法得到模型参数摄动后的广义对象模型;控制器的结构为内外两环,内环采用鲁棒控制理论设计控制器,抑制参数摄动和外界扰动所引起的结构振动,外环为PID控制器,使系统达到跟踪性能指标的要求.最后是数值仿真,结果表明,该方法具有较好的跟踪和抑制振动性能.     

一类非线性网络控制系统的随机H∞控制

研究了一类带有丢包的非线性网络控制系统(NNCSs)的随机H∞控制问题.丢包过程采用满足伯努利分布的随机序列来描述.利用T-S模糊模型和平行分布补偿技术建立了带有随机参数的非线性网络控制系统的模型,并以线性矩阵不等式的形式给出了模糊控制器存在的充分条件;所设计的控制器使得非线性网络控制系统在均方意叉下指数稳定且具有一个改进的随机H∞性能.     

H.264视频流量的自适控制

多媒体在因特网络中实时传播,常因网络的带宽限制造成传输过程中数据包丢失.如何提高多媒体传输的质量是一个重要而有挑战性的任务.现提出了一种新颖的基于丢包率判决来自适应控制H.264视频流量的传输方法.实验表明该方法解决了有效带宽变化对视频传输的影响,很大程度上提高了多媒体传输的质量.     

汽车四轮转向系统的H∞控制

为了使不确定性输入对受控输出的影响降低到最小,提高系统的鲁棒性能,以汽车四轮转向二自由度模型为基础,针对外界干扰,采用H∞性能指标进行评价,建立汽车四轮转向H∞控制系统.运用H∞控制理论的分析方法,采用前馈和反馈的组合控制进行了最优控制设计.仿真结果表明,设计出来的H∞控制器能够很好地抑制外界干扰对系统稳定性的影响,并且达到了预先控制目标,有效地提高了汽车四轮转向的鲁棒性能.     

不确定广义系统的鲁棒H∞控制

研究状态和输入矩阵含仿射型不确定性的广义系统鲁棒H∞控制问题,通过满足广义约束的代数Riccati不等式(GARI)给出此类不确定广义系统可以通过状态反馈二次可镇定且满足H∞范数界的充分必要条件,同时也给出了不确定广义系统可镇定与二次可镇定的关系及控制器的设计,并且可通过给定系统的已知信息求出控制器,最后给出数值算例验证所得结果·     

离散模糊双线性系统的广义H2控制

针对离散模糊双线性系统的广义H2控制问题,基于分段李雅普诺夫稳定性理论,通过设计分段状态反馈控制器,得到了闭环分段模糊双线性系统广义H2稳定的充分条件,控制器的设计可以通过两步法把双线性矩阵不等式转化成求解一系列的线性矩阵不等式得到,数值仿真例子验证了这种控制器的设计方法的有效性和理论结果的正确性。     

区间广义系统的鲁棒H_∞控制

讨论了线性时不变区间广义系统基于状态反馈的鲁棒H∞控制问题·利用区间矩阵的一种等价描述形式,将所讨论的区间广义系统转换成一般的线性时不变不确定广义系统,给出了区间广义系统二次稳定且具有扰动衰减度γ及二次能稳定且具有扰动衰减度γ的概念,得到了该问题可解的充要条件是一个基于系统参数矩阵的矩阵不等式有满足广义约束的解,同时也给出了满足该问题的反馈矩阵的构造方法·     

一类不确定性系统的H_∞优化控制的实现

在磁悬浮控制系统中,应用ActiveXAutomation服务器协议,在VB中调用MATLAB软件的矩阵计算功能和图形显示功能,实现H∞优化控制算法。应用此算法可求解H∞优化控制器,然后用DSP来实现该控制器,最后试验结果表明了该方法的有效性。