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.     

时延广义网络控制系统的建模与分析

对广义网络控制系统进行建模与分析,针对传感器、控制器、执行器的驱动方式,以及系统是否存在脉冲分别建立数学模型.在建模的基础上,对一类具有短时延、传感器采用时钟驱动、控制器和执行器采用事件驱动的广义网络控制系统的因果性、能控性及能观性进行分析,给出了其具有因果性、能控、能观的充要条件.     

多包丢失的无线网络控制系统的滤波器设计

鉴于无线网络控制系统中多包丢失率不同和外部噪音干扰问题,研究了一类多包丢失的无线网络控制系统H_∞滤波器设计方法,以提高无线网络控制系统稳定性及鲁棒性。首先,引入随机伯努利序列搭建多传感器通道中丢包模型,并将每个通道丢包率转化为滤波误差系统的随机参数,进而将滤波问题转化为求解带有随机参数的滤波误差系统的H_∞性能指标问题;在此基础上,利用矩阵论和概率论原理将数据参数分解,通过LMIs形式给出H_∞滤波器存在的充分条件,所设计的滤波器能保证在外部能量有界噪音干扰信号,滤波误差系统的H_∞指标小于给定值γ。最后通过一个数值仿真示例验证了所设计滤波器的有效性。     

无线网络控制系统时延的计算方法

为了研究由于无线网络的介入而给控制系统带来的时延问题.提出了把无线线性网络中数据包的跳跃现象建模为无限脉冲响应模型的方法,通过对具有三个数据包系统跳跃属性的分析,证明了模型的正确性.以此模型为基础,讨论了数据包的解耦问题.通过无线网络的链接模型及凸函数的性质之间相关联的方法,构造了数据包时延与等待时延和每一跳长度的函数关系;根据此函数,把传输两个数据包时延的计算方法推广到传输三个数据包的网络中,最后应用于具有n个数据包的无线网络中,给出第i个数据包最优时延的计算公式,证明了时延的收敛性.给出的链接模型和时延计算公式有效地解决了无线网络诱导时延问题,提高了网络控制系统的稳定性.     

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.     

两种异步情形的网络控制系统的分析与建模

对具有时延、传感器和控制器为时钟驱动、执行器事件驱动方式下,传感器与控制器采样周期成整数倍和采样周期相同但存在时变偏差两种异步情形的网络控制系统的运行特性进行了分析,建立了相应的闭环数学模型.最后通过实例显示了该模型的合理性.     

基于广义系统的网络控制系统的分析与建模

对具有分布时延、动态输出反馈控制器且被控对象为广义系统的多输入多输出网络控制系统,在传感器和控制器时钟驱动、异步采样,执行器事件驱动情况下的运行特性进行了分析·在分析的基础上建立了正则、无脉冲广义系统对象的多输入多输出网络控制系统数学模型·通过电力系统中一个呈现广义系统模型的控制实例,说明了建模方法的有效性·为被控对象呈现广义系统模型的网络控制系统的性能分析和设计给出了有益的尝试·     

基于灰色控制的网络控制系统丢包补偿

本文论述了网络控制系统的产生、特点、复杂性和发展优势，分析总结了在网络控制系统数据包丢失方面的主要研究成果和进展．根据灰色模型的预测性，提出了基于灰色控制理论对网络控制系统数据传输中包丢失补偿策略，并应用此补偿策略对网络控制倒立摆系统进行了仿真实验研究，仿真结果显示丢包补偿后的系统输出几乎与未丢包时一致，从而证实了所提研究策略的正确性与有效性．     

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TrueTime的网络控制系统仿真平台的构建及其仿真分析

TrueTime是基于MATLAB/Simulink的网络控制系统仿真工具箱,是目前使用较为广泛的网络控制系统虚拟仿真工具。介绍了一种基于TrueTime的网络控制系统仿真平台,并用基于TrueTime的弹簧-阻尼系统仿真模型为实例,说明该仿真平台的构建方法,同时通过与MATLAB的阶跃响应曲线对比,证明该仿真模型可以很好地模拟网络环境。针对网络控制系统中网络时延和数据包的丢失这两个主要问题,通过对仿真结果的分析,验证网络时延、数据丢包等因素对网络控制系统控制性能的影响。     

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.     

网络控制系统信道调度和控制器协同设计

以网络控制系统为研究对象,讨论信道受限和丢包对系统性能的影响.假设在任意采样时刻只有部分系统可以接入信道,且系统在进行数据传输时会发生丢包现象.首先,将丢包过程描述为独立的伯努利过程,根据每个系统的信道接入状态,建立系统的切换模型;然后,利用平均驻留时间技术,得到系统指数均方稳定的充分条件以及信道的可调度条件;最后,根据以上结果,给出系统信道调度策略和控制器的协同设计算法,使得系统镇定的同时具有理想的衰减率.     

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．     

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。     

广义预测算法在网络控制系统中的应用

在网络控制系统中,由于网络的引入不可避免的导致信息的延时.从而使得控制系统的性能下降甚至导致系统不稳.本文在分析网络时延特性的基础上,采用广义预测控制策略对进行时延补偿,并利用Matlab对被控对象进行了仿真实验研究.仿真结果表明该控制策略能使得网络控制系统具有良好性能.     

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．     

网络控制系统中状态观测器的设计方法

阐述了当前网络控制系统的类型与结构，在此基础上，论述了网络控制系统在单个数据包传输且随机时间延迟小于一个采样周期的情况下，全维状态观测器的设计方法，并提出了一种基于状态观测器的动态补偿方法．最后给出了不同随机时间延迟范围下的系统仿真，证实了这种补偿方法的有效性。     

时延网络控制系统的稳定性分析

网络控制系统是一种新兴的通过网络传输数据的实时反馈控制系统.基于线性时不变控制对象,在仅存在不大于一个采样周期的时延影响的情况下,建立了该网络控制系统的离散模型,并基于此模型进行稳定性分析,并得出了判断系统达到渐进稳定的方法,最后进行了仿真验证,仿真结果表明该方法正确有效.     

变时滞网络控制系统的时滞独立稳定性研究

本文对网络控制系统中一类特殊的变时滞系统的稳定性进行详细的研究与分析;推导出当时滞系统相应的无时滞系统具有实值对称Jacobian矩阵时,时滞系统渐近稳定当且仅当其相应的无时滞系统渐近稳定;最后,通过应用举例和实验仿真验证了关于网络控制系统时滞独立稳定性分析的正确性。