传感器饱和约束下网络控制系统丢包故障检测

研究了一类网络控制系统丢包情况下传感器输出饱和的故障检测问题.首先假设网络控制系统丢包存在于传感器到控制器之间,并用两个独立的伯努利分布序列来描述.然后在传感器输出饱和约束条件下设计了一个故障检测观测器,用来加大故障对残差的敏感性并减小干扰对故障的影响.最后基于线性矩阵不等式技术,得到一个鲁棒故障检测系统有界均方稳定的充分条件,并满足了H∞性能指标.数值算例表明了在丢包和传感器饱和约束情况下所提方法的有效性.     

网络化控制系统的随机最优控制

对于网络诱发延迟大于一个采样周期的网络化控制系统,该文研究了该系统的线性二次Gauss(LQG)随机最优控制问题,提出了一种新的分时控制模式.这种控制模式充分利用了系统信息并能改善系统的性能.在该控制模式下建立了网络化控制系统的随机数学模型.该文还讨论了网络化控制系统中传输延迟的Markov特性,基于这种Markov链理论,设计了具有完全状态信息的系统线性二次Gauss随机最优控制器.仿真结果验证了该分时控制模式比没考虑延迟的优化控制和没充分利用控制量的控制模式有更好的控制效果.     

具有时滞和丢包的网络化控制系统稳定性分析

将数据包丢失看成一种特殊的时延,研究了同时具有网络诱导时延和数据包丢失的网络化控制系统的稳定性问题.采用动态反馈控制器稳定系统并提高系统的动态性能,得到了总时滞(包括传感器与控制器之间的时滞,控制器与执行器之间的时滞)的表达式,建立了网络化控制系统模型,证明了系统的稳定性判定定理.仿真结果表明了该方法的有效性.     

具有随机丢包的无线网络控制系统仿真研究

本文介绍了一种基于Matlab/Simulink的联合仿真工具——TrueTime工具箱,利用该工具箱并以直流伺服电机为受控对象,建立起一个单包传输有随机数据包丢失的无线网络控制系统的仿真模型.通过仿真实验研究数据丢包对于系统控制性能的影响,对比当出现数据丢包时,控制器采用上一时刻的控制律与不采用任何控制律的控制效果,两者并没有明显差别.     

具有随机通讯时延的网络化系统的鲁棒故障检测

研究了一类具有随机通讯时延的不确定网络化系统的鲁棒故障检测问题.随机通讯时延用满足Bernoulli随机二进制分布变量的线性函数来描述.设计一个故障检测滤波器,使残差误差系统均方指数稳定且具有一定的扰动衰减水平.应用线性矩阵不等式方法证明故障检测滤波器存在条件,举例说明该方法的有效性.     

随机传输的量化网络化系统故障检测

研究了具有传感器量化数据随机丢失情况下非线性网络控制系统的故障检测问题.考虑到数据量化和网络噪声等不确定因素对网络控制系统故障检测性能的影响,建立了随机非线性网络化控制系统模型,并将网络控制系统的故障检测问题转化为H∞扰动问题.基于获得的扩展滤波误差系统模型,利用李雅普诺夫函数方法,给出了线性矩阵不等式形式的结论,在线性矩阵不等式具有可行解情况下,设计了观测器形式的故障检测滤波器.给出了数据传输率和量化水平与故障检测性能之间的数量关系,仿真结果验证了所得结论的有效性.     

带PCS的分布式网络化控制系统的故障诊断

提出了带有周期通信序列（PCS）的多输入与多输出分布式网络化控制系统的故障诊断方法通过把故障诊断单元与各子系统之间周期通信序列的变换相当于不同工作模态之间的切换,将带有周期通信序列的系统建模为切换系统．针对此切换系统,将鲁棒故障诊断滤波器的设计问题转化为H∞优化问题,并且采用LMI技术进行求解将系统在无故障与发生故障情况下获得的残差进行比较．结果表明,所提出的故障诊断方法在子系统信息不完全的前提下,仍能检测出系统故障的发生．     

一类网络化随机控制系统的均方BIBO稳定

研究了一类包含网络诱导时滞、数据丢包和错序以及外界环境的随机扰动等非理想因素网络模型的均方BI-BO稳定问题。结合线性矩阵不等式技术,建立合适的Lyapunov泛函,以线性矩阵不等式的形式给出系统的均方BIBO稳定条件。     

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.      

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。     

网络化控制系统

介绍了网络化控制系统的发展历程,讨论了控制网络的特征及其对控制系统的影响、以及关于网络化控制系统的研究热点和可能的新的研究方向.     

带有随机丢包的扩展卡尔曼滤波稳定性分析

研究了具有随机丢包的网络信道下,一类非线性扩展卡尔曼滤波器的状态估计性能问题.通过把信道的丢包特征建模为二状态马尔可夫链,获得了系统的随机滤波方差序列的演化规律.在此基础上,建立了滤波系统的峰值方差稳定性指标,并分析了网络数据丢包对滤波器性能的影响.最后,给出了一种工程实际中广泛适用的扩展卡尔曼滤波稳定性判别条件,具有较好的理论和实用价值.     

网络化控制系统分析

控制环路通过实时网络闭环的反馈控制系统称为网络化控制系统NCS。通过介绍网络化控制系统的产生和发展,分析了网络化控制系统的特性,提出网络化控制系统是控制系统发展的必然产物,指出网络化控制系统未来的发展方向。     

带丢包一致性卡尔曼滤波算法优化

针对无线传感网络在实际应用中存在的丢包问题,以最小化均方估计误差为目标,提出一种带丢包的最优一致滤波算法,对收敛性进行初步分析。应用数值仿真验证算法的稳定性,并与已有的经典滤波算法进行比较;当网络拓扑结构固定时,比较最优一致滤波算法与已有经典算法分别在系统稳定和不稳定状态下的估计性能;研究网络拓扑结构对算法的影响。研究结果表明:随着通信半径增大,算法估计精度越高。     

控制系统的网络化发展

介绍了控制系统的网络化发展的三个阶段 ,预测了统一于TCP/IP协议的嵌入式设备网络控制系统的出现 .不同控制网络的集成化是当前控制系统网络化的主要特点之一 ,本文阐述了不同控制网络互连与集成的方法。从网络化发展的角度来看控制系统的发展 ,更有利于控制技术与计算机网络技术、通讯技术的融合 ,为实现控制和管理信息一体化系统提供新的思路。     

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．     

带随机分布时延的网络控制系统预估补偿控制

网络时延的时变特性导致只有某些时刻的对象输出被控制器端接收,回路时延的形式较复杂.采用开关式的状态观测器,基于接收到的输出估计系统状态,建立状态估计误差系统.为讨论切换系统均方稳定的条件,推导了多随机变量序列的Markov特性,进而在Markov跳跃系统的基础上得到了闭环系统均方稳定的充分条件.该条件由状态估计误差系统与时延状态反馈控制系统的均方稳定条件组成,所以控制器和观测器满足分离特性.此外,通过增广状态向量利用系统的Markov切换特性得到了系统均方稳定的充分必要条件.最后用数值实例验证了预估补偿控制策略的有效性.     

N次随机丢包的被动队列管理算法

针对主动队列管理参数设置敏感、消耗大量资源等问题,提出了N次随机丢包的被动队列管理算法.当队列满时,根据当前网络中与路由节点链接的发送端数目,决定丢弃数据包N的值,然后再采用改进的随机丢弃策略丢弃N个数据包.新的算法与其他被动随机丢弃策略相比,克服了弃尾队列管理的缺陷,能够更快地响应网络拥塞,提高了网络传输性能,同时也能够在一定程度上保证公平性,NS2仿真表明了算法的有效性.     

N次随机丢包的被动队列管理算法

针对主动队列管理参数设置敏感、消耗大量资源等问题,提出了N次随机丢包的被动队列管理算法.当队列满时,根据当前网络中与路由节点链接的发送端数目,决定丢弃数据包N的值,然后再采用改进的随机丢弃策略丢弃N个数据包.新的算法与其他被动随机丢弃策略相比,克服了弃尾队列管理的缺陷,能够更快地响应网络拥塞,提高了网络传输性能,同时也能够在一定程度上保证公平性,NS2仿真表明了算法的有效性.     

网络化控制系统控制方法

网络化控制系统由于低成本、高可靠性、节约连接线、安装简单、维护方便等优点，在工业控制领域得到了广泛的应用，并对工业自动化系统产生了深刻的影响。文章介绍了网络化控制系统的基本问题，讨论了目前研究的主要方法及进展，最后总结并提出了未来研究方向及建议。