一类不确定时延状态反馈网络化系统鲁棒稳定性

考虑控制器和执行器事件驱动、传感器时钟驱动、恒定周期采样和不大于一个采样周期的不确定时延,将有控制约束的状态反馈网络控制系统建模为含有不确定性的离散时变系统.利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,导出系统鲁棒稳定的充要条件.利用Matlab LMI工具箱求解该条件,可在判定该类系统稳定性的同时,获得系统鲁棒控制律.仿真算例说明了分析方法和稳定判据的有效性.     

主动变采样周期方法在网络化控制系统中的应用

针对基于Internet的网络控制系统中由于控制器位置变化可能导致控制性能下降甚至不稳定的问题,提出了主动变采样周期的网络化控制器设计方法. 为变采样周期的网络化控制系统建立了离散数学模型,采用Lyapunov方法给出了短延时情况下主动变采样周期网络控制系统闭环稳定的充分条件,并在倒立摆网络化控制系统中进行了实验验证. 实验结果证明了采用固定采样周期的控制器在网络位置变化后可能使系统不稳定,采用主动变采样周期的状态反馈控制方法设计的控制器在网络位置变化后仍然可以使系统稳定.      

变采样周期网络控制系统的量化状态反馈控制

研究了一类具有变采样周期的网络控制系统的量化状态反馈控制问题.将从传感器到控制器的随机时延作为系统的时变采样周期,通过将具有时变采样周期、随机时延和量化器的网络控制系统建模为M arkov跳变系统,利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出了系统指数均方稳定的充分条件,并设计了一种量化状态反馈控制器.通过仿真算例说明了所提方法的有效性.     

基于采样PI的时滞电力系统负荷频率控制

针对不确定性传输时滞、系统参数与负荷扰动，通信带宽约束与计算负担以及风电间歇性功率，引发系统调频性能下降的问题，提出一种考虑信号采样周期与传输时滞的采样PI负荷频率控制（Sampling PI Load Frequency Control，SPI-LFC）方案，并引入指数收敛率来评价系统的快速性. 基于通信时滞采样数据网络，建立含风电的时滞电力系统SPI-LFC模型. 通过构建新的双边闭环Lyapunov泛函，并利用线性矩阵不等式技术，推导系统采样周期与通信时滞稳定裕度，以及指数收敛率相关的稳定准则与SPI控制设计方法. 仿真结果表明，所提方案具有较大的采样周期和通信时滞稳定裕度与较高的指数收敛率；对不确定性系统参数、负荷扰动和风电的间歇性功率也具有较强的鲁棒性.     

时变采样周期网络化系统混合鲁棒H2/H∞控制

针对存在时变采样周期和时延的网络化控制系统,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下控制问题.通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立了离散时间凸多面体不确定系统模型.利用矩阵不等式方法,设计了满足混合鲁棒H2/H∞性能的控制状态反馈控制器.对不稳定的连续时间系统,该控制器能使闭环系统保持渐近稳定并对外界干扰具有良好的抑制性.控制器存在的充分条件和具体参数通过求解线性矩阵不等式给出,计算简单.数值仿真结果表明所设计控制器的有效性.     

变采样网络控制系统的稳定性分析

目前网络控制系统多采用事件驱动方式,这种驱动方式适用于网络延时小于一个采样周期的网络控制系统。为了解决网络延时大于一个采样周期的问题,提出了事件-时间驱动方式。在采用事件-时间驱动方式下系统成为变采样网络控制系统。在网络时延大于一个采样周期情况下,系统中的控制值和反馈值不能准时到达时,该系统使用预测环节预测的预测值。在基于预测值的变采样网络控制系统中,给出了不同网络时延所对应的状态转移矩阵,分析了变采样网络控制系统稳定需要的条件,最后给出了一个例子说明了变采样网络控制系统采用预测值控制可以使系统稳定运行。     

车辆主动悬架系统的双率采样H_∞控制

研究了车辆主动悬架系统的双率采样H∞控制问题。系统的状态变量是由采样频率不同的两类传感器进行采样的,且假设两个采样频率的比值是一个正整数。根据两个不同采样率下的采样状态是否同时可利用,设计了一个周期切换控制器。利用输入时滞方法,将车辆主动悬架系统建模成一个带有不同输入时滞的切换系统。根据Lyapunov稳定性理论,得到具有特定H∞性能的系统指数稳定的充分条件以及关于切换控制器存在性的一个时滞依赖判据。最后,通过一个仿真例子说明了本文所提方法的有效性。     

网络控制系统的变采样周期调度算法

综合考虑网络控制系统的误差、误差变化率、网络利用率及采样周期对系统性能的影响,设计了一种基于模糊反馈的变采样周期调度算法.该算法由网络利用率预测和采样周期调节两部分组成:网络利用率预测部分根据当前网络运行状况预测新的网络利用率;采样周期调节部分包含网络利用率分配和采样周期的计算.采样周期调节部分的网络利用率分配,用于重新分配各控制回路的网络利用率,分配时考虑系统各回路的误差和误差变化率,利用模糊控制理论调整各回路对网络的需求程度,完成分配;而采样周期计算是根据所得的网络利用率及数据的传输时间,动态调节系统各回路的采样周期.最后,结合EDF调度算法利用TrueTime工具箱对所研究的调度算法进行了仿真,结果表明采用本文所研究的变采样周期调度算法的控制系统性能要优于采用固定采样周期调度算法的控制系统性能.     

时变采样周期网络控制系统混合H2/H∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。     

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.     

基于变结构的不确定混沌系统时滞反馈控制

针对不确定性混沌系统, 提出一种具有很好鲁棒性的时滞反馈控制. 应用变结构方法设计控制器, 实现了快速跟踪混沌系统的不稳定周期轨道.利用梯度下降法获得不稳定周期值, 解决了需要预先知道不稳定周期的困难. 以Rossler和Lorenz系统为例, 进行数值仿真, 结果证明了该方法的有效性.     

时变时延广义网络控制系统的稳定性分析

针对一类具有时变时延的广义网络控制系统,研究了系统的稳定性和控制器设计问题.假定广义网络控制系统中的传感器采用时钟驱动,控制器和执行器采用事件驱动,时延小于一个采样周期且是时变的.首先对广义网络控制系统进行建模,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法,给出系统渐近稳定的充分条件.利用Matlab LMI工具箱,可在判定系统稳定的同时,得到使系统稳定的相应的状态反馈控制器.     

具有丢包的长时延NCS的稳定性分析

研究了同时具有大于采样周期和小于采样周期的随机传输时延及数据包丢失的网络控制系统的稳定性问题.对网络控制系统进行了详细的分析,建立了网络控制系统的模型.当网络中存在数据包丢失时,对于给定的数据包丢失率,网络控制系统被建模为异步动态系统.利用异步动态系统理论给出了网络控制系统指数稳定的充分条件,动态反馈控制器可通过解一组矩阵不等式得出.仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

非线性采样系统镇定问题的连续原型方法(简报)

0 引 言 基于近似离散模型上设计的采样控制器是否对原来连续受控系统有效的问题是近期研究的热点之一,文献[1~2]对镇定问题进行了研究,在采样周期充分小的情况下,给出了可实用渐近稳定的条件,但对实际控制系统而言,其执行机构的工作响应频率是有限制的,因此控制器的采样周期不可能任意小.而文献[3]在采样周期固定的条件下,考虑了指数稳定的特殊情况.文献[3]中提出了离散模型连续原型的概念,证明了在微分同胚条件下近似离散模型的连续原型的存在性,在连续的框架下,给出了基于近似离散模型上设计的指数稳定的采样控制器,能够以同样方式指数稳定原来连续受控系统的条件.在采样周期固定的条件下,本文在文献[3]连续原型方法的基础上,进一步讨论相应渐近稳定的情况,给出了基于近似离散模型上设计的渐近稳定的采样控制器能够镇定连续受控系统的条件.     

基于δ-算子的采样控制系统的鲁棒稳定界

采样控制系统的扰动往往是连续时间系统参数的不确定因素通过离散化或采样的表现．研究连续时间系统参数扰动对δ－算子描述的采样控制系统参数的影响,建立了使δ－算子描述的扰动离散时间系统稳定所需满足的条件．利用该条件给出了使采样控制系统鲁棒稳定的连续系统参数的扰动界限     

基于多项式变换的双率最小方差自校正控制

输入输出采样周期相同,而且时间上同步的传统离散时间系统(即单率系统)最小方差控制方法,不适用于输入输出采样周期不相同的双率系统.现提出控制刷新频率是输出采样频率整数倍的未知参数双率系统最小方差自校正控制算法.其基本思想是,利用多项武转换技术得到双率系统的频域模型,设计一个估计器来计算系统的损失输出(即采样问输出),导出了双率系统最小方差控制律,提出了最小方差自校正控制算法.最后用仿真例子说明提出方法的有效性.     

具有不确定时延切换广义网络系统稳定性分析

研究了一类正则且无脉冲的切换广义网络控制系统的状态反馈稳定性分析问题.针对系统中的不确定传输时延,假设传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,且不确定传输时延小于采样周期,切换广义网络控制系统被建模为异步动态系统,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式的方法,给出一个充分条件,得到状态反馈控制器.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是稳定的.理论研究和仿真实例证实了理论结果的有效性.     

基于双率采样的一类线性时不变系统的H_∞控制

本文研究了一类线性时不变系统的双率采样控制问题。首先,考虑多个类型传感器系统的采样周期不同而引入双率采样方案;其次,通过以小采样周期重构状态信息来建立系统状态补偿机制,充分且实时利用不同时刻的采样信息,进而基于传感器采样时刻的信息设计切换控制器;最后,在Matlab/Simulink环境下通过仿真实验——智能车辆模型的轨迹跟踪仿真,证明了本文所提出的基于采样周期不同的切换控制方案的有效性。     

基于采样数据二维连续线性系统的混沌反控制

针对状态矩阵具有复特征值的稳定二维连续线性系统,提出了一种基于采样数据的混沌反控制方法.该方法以给定的采样周期对连续系统进行采样,由采样数据的正弦函数构造反馈控制器,使连续系统产生混沌.在每个采样周期内保持控制项不变.数值仿真结果证实了该方法的有效性.作为一种数字控制技术,该方法设计的控制律较连续控制律更易于工程实现.     

一类改进的Sprott-J系统的混沌及其不稳定平衡点的控制

利用相图、分岔图、Lyapunov指数谱图和功率谱图等非线性动力学分析方法,分析了一类改进的Sprott-J系统的动力学行为,结果表明系统由混沌态经历倒倍周期分岔进入周期态.然后利用状态反馈和参数调节的方法,将混沌系统中不稳定平衡点控制到稳定的平衡点,数值仿真表明了该方法的有效性.