具有时延和数据包丢失的网络控制系统状态反馈

针对具有时延和数据包随机丢失的网络控制系统,将系统建模为一类含有服从伯努利分布的随机变量的随机控制系统.在此基础上,利用李亚普诺夫理论和鲁棒控制理论,推导出了状态反馈控制器存在的充分条件,并以线性矩阵不等式的形式给出了使闭环系统指数均方稳定的状态反馈控制器的设计方法.仿真实例说明了所用方法的有效性.     

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.     

马尔可夫时滞网络控制系统的稳定性

针对同时具有马尔可夫(Markov)链跳变特性时滞和随机丢包现象的网络控制系统,建立了网络控制系统的离散模型,利用李亚普诺夫稳定性理论、线性矩阵不等式和自由权矩阵方法,分析了系统的均方稳定性和均方可镇定性,并基于线性不等式给出了系统均方稳定、镇定判据.该方法能判定具有马尔可夫时滞和丢包的网络控制系统的均方稳定性,并设计出同等条件下的均方可镇定时滞依赖控制器.与现有方法相比.能更准确地描述网络时滞特性,有效减小系统保守性,结果更具一般性.最后通过仿真实例证明了方法的有效性.     

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.     

基于多包传输的网络控制系统控制器设计

考虑传感器到控制器通道上时延和丢包的非均匀分布特性,建立了基于多包传输的连续时间网络控制系统模型.通过定义Lyapunov泛函,并应用Jensen不等式,提出了具有非均匀分布的时延和丢包的网络控制系统镇定控制器设计方法;同时将该结果扩展到控制器到执行器通道存在非均匀分布时延和丢包的网络控制系统中.对于传感器到控制器通道和控制器到执行器通道同时采用多包传输的情况,本文提出的控制器设计方法依然可行.数值例子验证了本文给出的控制器设计方法的有效性.     

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．     

基于离散隐马尔可夫模型的网络化控制系统最优控制器设计(英文)

设计了一种最优控制器来补偿网络化控制系统中控制器到执行器之间的随机时延对系统的影响.引入了离散隐马尔可夫模型来预测当前采样周期内控制器到执行器之间的时延,并将这一预测值考虑到最优控制器的设计中以保证系统的均方稳定.仿真实验验证了最优控制器的有效性及其相对于状态反馈控制器的优越性.     

网络控制系统研究进展

对网络控制系统领域的主要研究成果和将来可能遇到的挑战进行阐述。网路控制系统主要分为网络控制、基于网络的控制和多智能体系统3个研究领域。网络控制是针对网络自身的控制,主要是对通信网络的网络路由、网络流量等的调度与控制：基于网络的控制是对被控系统的控制,网络只是作为一种传输通道。研究时考虑网络自身存在的问题对系统的影响．对整个闭环系统进行建模、性能分析以及控制器的设计等;多智能体系统主要是研究网络的拓扑结构和多智能体之间相互作用对整个系统行为的影响。本文主要针对基于网络的控制系统中的时延、丢包、多包传输问题,介绍近年来网络控制系统分析与综合方面的研究成果和最新进展。最后,论述了网络控制系统研究中尚待解决的问题,展望了网络控制系统未来的发展前景。     

工业以太网络控制系统的建模及其控制器设计

为了解决多种现场总线难以集成的难题,提出基于工业以太网的网络控制系统.研究同时具有网络诱导时延和数据包丢失的工业以太网络控制系统的建模问题.假设数据包丢失率一定,网络延时不大于一个采样周期,将工业以太网络控制系统建模为具有事件率约束的异步动态系统.针对对象状态不完全可测情况,研究采用动态输出作为反馈的网络控制系统指数稳定问题,给出确保系统稳定的动态输出反馈控制器的设计方法,并通过仿真算例证明该方法的有效性.     

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.     

基于事件驱动的无线网络控制系统的建模与控制

针对同时具有网络诱导时延与丢包的无线网络控制系统,研究了系统的建模与控制问题。考虑到系统随机时延可能大于一个采样周期且伴有连续丢包情况,结合基于事件驱动控制的思想建立了新的数学模型,并进一步给出了无线网络控制系统指数稳定的充分条件。最后用仿真实验验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

具有Markov延迟的网络化控制系统控制与通信协同设计

由于网络化控制系统分析与设计的复杂性,其控制与通信协同设计问题一直没有得到解决。该文讨论了一类离散线性时不变网络化控制系统在服从介质访问约束和传感器一控制器端存在Markov随机延迟的情况下控制与通信协同设计问题,提出了系统均方稳定的条件。采用静态通信序列,使通信序列和控制器可以分别设计,应用V-K迭代算法设计最优周期控制增益。仿真算例验证了系统在所设计的最优控制器下达到均方稳定。     

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．     

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.