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.     

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。     

网络控制系统的连锁失效影响分析

文章针对网络化控制系统中一个小的软件失效,通过网络交互引起整个系统崩溃的连锁失效现象进行研究;通过借鉴拓扑网络的研究方法,建立了网络化控制系统的多层网络拓扑图构建方法;利用网络拓扑结构建立了网络化控制系统的相互依赖原则,并对其相互依赖性的特点进行了分析;最后利用网络拓扑结构分析了连锁失效的特点及其相互依赖表现。     

基于IA技术双控制器网络化控制系统可靠性

在用以太网作为传输媒体的计算机网络化控制系统的基础上,提出了一种基于智能代理技术有双控制器的计算机网络化控制系统.在该系统中,控制系统的各组件是安装了一定硬件和软件的计算机,它们构成一个个智能代理,多个智能代理通过协同工作来完成整个控制系统的任务,提高了系统的性能.考虑到系统中计算机控制器的重要作用和状态,建立了系统的可靠性模型,利用Markov过程理论证明了与通常网络化控制系统相比,基于智能代理技术有双控制器的计算机网络化控制系统具有更高的可靠性和安全性.     

基于时延准T-S模型的网络化控制系统鲁棒容错控制

针对具有马尔可夫特性时延的网络化控制系统,基于时延准T-S模型,考虑系统参数不确定性的影响,采用状态反馈控制律,通过构造离散Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出确保网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒完整性的充分条件,通过求解LMIs给出容错控制器的设计方法.通过仿真实例得到,网络化控制系统在发生执行器失效故障时仍是渐近稳定的,说明该方法对于具有马尔可夫特性时延的影响,不确定网络控制系统在执行器失效故障时具有鲁棒完整性.     

网络化控制系统的RM调度优化研究

减少网络堵塞是提高网络化控制系统性能的有效的方法.提出了一种基于RM调度优化算法的研究方法,通过对网络化控制系统中的调度优化算法的分析,网络利用率明显好于未被调度优化的系统.结果表明,合理的调度优化算法能提高控制系统的网络利用率,同时改善了控制系统的动态性能.     

基于EDA的网络化控制系统抖动优化调度算法

研究了具有传输抖动的令牌型网络化控制系统的优化调度问题.根据令牌型网络化控制系统的特点及有抖动可行调度问题的特性,在有效扩大搜索可行解域的基础上,提出基于分布估计算法的网络化控制系统抖动优化调度算法.在满足控制系统动态性能和网络可调度性条件下,建立基于分布估计算法的优化模型,通过优化选取各控制闭环的采样周期和初相,在兼顾周期抖动对控制闭环动态性能影响的同时合理地分配带宽资源.仿真结果表明所提算法可有效降低系统传输抖动,改善令牌型网络化控制系统的调度性能.     

基于T-S模型的网络化控制系统的鲁棒容错控制

提出了网络化控制系统的一种全新的建模方式--基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的网络化控制系统模型,即通过对具有马尔可夫特性的网络时延的分析,得到各时延值的发生概率即局部模型隶属度,从而建立T-S全局模糊模型.在此基础上建立不确定的网络化控制系统模型.考虑系统的不确定性,并针对传感器和执行器的失效问题,提出了保证系统鲁棒稳定的设计算法.利用李亚普诺夫函数,证明该算法能保障网络化控制系统的容错性和稳定性,仿真结果验证了其有效性.     

网络化控制系统连续动态输出反馈控制器设计

研究一类网络化控制系统的连续动态输出反馈控制器的设计问题.假设网络化控制系统的被控对象为一个定常时滞系统,其网络诱导时滞是随机的且小于一个采样周期的情况下,将此类网络化控制系统模型化为一个混合系统.然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该网络化控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,给定一个等式约束,然后通过求解一组线性矩阵不等式,获得了连续动态输出反馈镇定控制器.最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.     

网络化时延补偿策略及其在三容系统中的应用

网络诱导时延在网络控制系统中是不可避免的,并且对控制系统性能有非常重要的影响.为了解决网络化控制系统的时延问题,研究了具有时变传输时延的网络化控制系统的稳定性问题.时变的时延可以看作是平均时延和不确定时延之和.具有长时延的网络控制系统可以建模为具有结构不确定性的离散时间模型.基于这个模型,通过求解一个迭代linear matrix inequality,给出了使闭环系统稳定的控制器.通过对三容系统的仿真研究,证实了所提方案的有效性.     

基于C/S架构的过程控制系统实验方案设计

网络化远程控制是自动化控制系统的发展方向.本文介绍一种基于PROFIBUS现场总线的过程控制系统实验装置,并针对大型实验装置数量有限和学生人数增加的矛盾,设计了基于C/S架构(客户机/服务器架构)的网络化远程控制实验方案.     

基于LMI 方法的网络化控制系统的鲁棒容错控制

在网络化控制系统(NCS)中,针对时延和不同步对系统性能产生的影响,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,将网络化控制系统的状态向量扩张为增广状态向量。基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定的充分条件,并通过求解线性矩阵不等式组方便地得到了容错控制器的设计结果。最后用仿真算例验证了此种方法的可行性和有效性。     

基于嵌入式技术的网络化控制器设计

网络化控制系统是控制技术与网络化信息技术相结合的产物,已经在控制领域中得到了广泛的重视,但是实验研究的缺乏一直制约着网络化控制研究的发展.目前,网络化控制的研究大部分还只是停留在控制系统的稳定性研究、控制算法的研究等理论上的探讨.因此,该文提出一款基于嵌入式技术的高性能网络化控制器的硬件设计方法,并给出基于该网络化控制器的倒立摆网络化控制实验.在实验中,倒立摆的摆杆在垂直位置小范围内来回振动,并达到稳定状态,实验结果表明了该网络化控制器在处理控制运算算法和网络通讯方面有着优异的性能.该控制器已被成功应用于国内外多所高校实验室.     

基于以太网的现场网络化控制系统

为使分布在不同地域的现场控制设备和控制系统有机地连接成一体,达到宽广地域的远程监视与控制,提出了基于以太网的现场网络化控制系统.该系统设计采用以太网作为现场设备之间的通信网络,在研究基于以太网的现场网络化控制系统结构的基础上,开发了现场网络化控制系统可视控制组态平台和现场网络化控制系统可视监控组态平台.该系统具有成本低、结构简单、可靠性高、控制分散,可实现真正的"E网到底"控制等特点,能够组成开放式自动化控制系统;因而可克服以往集散控制系统和现场总线控制系统的局限性,大大降低控制系统的成本、提高控制系统的性能,并获得优良的性能价格比.该系统的研究与开发,可应用于缩短工业控制系统的开发周期.     

具有时变短时延的网络化控制系统稳定性设计

由于网络化控制系统存在网络诱导时延、数据包的丢失等问题,使得系统性能不稳定。针对这些问题,提出切换系统方法,首先建立相应网络化控制系统模型,然后基于Lyapunov不等式推导并证明使得网络化控制系统指数稳定的状态反馈控制器。实验结果表明切换系统方法取得较好的系统稳定性。     

基于LMI的网络化控制系统鲁棒容错控制器的设计

研究一类带有未知扰动的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对NCSs的时延和不同步对系统性能产生的影响,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,将网络化控制系统的状态向量扩展为增广状态向量.基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,系统采用状态反馈控制策略,推证出保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定的充分条件,通过求解线性矩阵不等式组方便地得到容错控制器的设计方法.用仿真算例验证此种方法的可行性、有效性以及通用性.     

基于OPNET的网络化控制系统时延分析

本文基于网络仿真软件OPNET,设计了网络化控制系统的仿真平台。在该仿真平台上实现了网络化控制系统中广义对象节点和控制器节点的功能,展示了网络模型的搭建过程,测量了网络中点对点的时延,并且进一步分析在发包大小、发包时间间隔不同的条件下时延的分布特征。该仿真平台为提高网络化控制系统的性能提供更加有效的验证途径。     

具有通信约束的网络化系统动态输出反馈控制

针对一类存在访问约束和时变时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制器的设计问题.考虑到介质访问约束服从Markov分布和时变时延的上界小于一个采样周期的情况,将网络化控制系统建模为一类具有不确定性的离散时间Markov跳变系统.根据Lyapunov稳定性理论与状态增广方法,给出了闭环网络化控制系统渐近稳定的充...     

刍议自动化仪表控制系统的应用

随着技术的进步和人工智能的发展,设备中自动化仪表控制系统的地位越来越重要．嵌入式微计算机的应用改变了自动化仪表的结构概念和设计观点,对系统发展也产生了较大影响。现通过分析自动化仪表的发展特点,针对其智能化、总线化、网络化、开放性的发展趋势进行探讨。     

具有α-稳定的网络化控制系统容错设计

针对具有时变时延和丢包的网络化控制系统,研究了系统在闭环极点具有α-稳定条件约束下,执行器或传感器发生失效故障时的容错设计问题.文中将丢包当作一种特殊时延,综合考虑时延上、下界及时延变化率,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出网络化控制系统具有α-稳定容错能力的判别准则,并以求解LM...