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.     

连续线性时不变系统的网络滑模控制

研究具有网络诱导时延的网络控制系统滑模控制器设计及稳定性分析问题。针对一类具有网络诱导时延的连续线性时不变被控对象模型,设计其网络滑模控制器,建立基于网络滑模控制器的闭环控制系统模型。Lyapunov方法证明,所得最大允许时延能够保证闭环网络控制系统稳定。仿真结果表明控制器设计的合理性,所得最大允许时延上界保守性更弱。     

一类网络控制系统的补偿策略

研究了一类网络控制系统的时延补偿问题.由于系统的状态无法直接量测,因此本文针对短时延和长时延两种情况分别设计了状态观测器,所设计的观测器均满足分离原理.分析了系统的稳定性,在此基础上给出了这类网络控制系统输出反馈控制器设计的方法.仿真试验表明,所提补偿方案能够有效地补偿时延对系统性能的影响,且具有较高的补偿精度.     

一类时延网络控制系统的增广状态极点配置

研究网络存在于传感器和控制器之间的网络化系统的建模和控制问题.对于短时延和长时延2种情形,通过引入增广状态,将不确定的网络控制系统模型转化成为标准的离散状态方程形式,进而基于增广状态的极点配置算法进行控制器设计.通过仿真实验证明该控制器设计的有效性和算法的正确性.     

网络控制系统时延补偿方法设计与实现

网络时延问题是网络控制系统中的主要问题.对网络时延以及影响时延大小的因素进行分析.从通信技术和控制技术相结合的角度出发,提出在线时延补偿方法,以解决网络时延对系统性能的影响.通过CAN bus网络控制实验平台对该补偿方法的有效性进行验证.实验结果表明,在线时延补偿方法在保证系统稳定性的同时,满足了系统静态性能的要求.     

一类不确定网络控制系统的滑模变结构控制

研究了一类同时具有输入时延和外部干扰的网络控制系统滑模变结构控制问题。首先,通过引入特殊变换将原不确定时延系统转化为无时延系统;然后,在新坐标下,通过模型降阶,结合线性矩阵不等式方法设计滑动模面,并选择控制律保证闭环系统在有限的时间内到达滑模面;最后,对其稳定性进行了分析,给出并证明了原系统渐近稳定的充分条件,并通过数值例子说明了设计方法的有效性。     

时延网络控制系统调度与稳定性

针对共享网络资源的多个网络控制系统的调度与稳定性问题,考虑网络诱导时延对系统的影响,给出网络控制系统的模型描述;基于静态非抢占RM(Rate Monotonic)调度算法,给出网络可调度与闭环系统稳定的充分条件。仿真结果表明该文的方法比已有的方法具有更小的保守性。     

网络控制系统中的基本问题与时延分析

介绍了网络控制系统的概念 ,论述了网络控制系统中的基本问题 :时变传输周期、网络诱导时延、数据包丢失、单包传输和多包传输、数据包的时序错乱、网络调度、节点的驱动方式及时钟同步等。分析了网络控制系统中的网络诱导时延     

基于离散滑模控制的通信网络拥塞控制(英文)

最近30年来,离散滑模控制(DSMC)被加以研究.在现有离散滑模控制的文献中,不但有完善的理论,并且有应用的实例.计算机通信网络(涵盖有线和无线情形)的发展给控制专家提出了具有挑战性的问题.此类系统的响应很快,因此要求控制器必须能快速反应.同时,此类系统中的数据包和路由采用固有的切换方式.因此,在该网络系统中采用与其固有切换类似的滑动模态控制成为一个有趣的问题.本文应用离散滑模控制方法来解决通信网络的拥塞控制问题.在过去几年中,许多反馈控制方法被用来解决通信网络的许多问题,如流量控制,拥塞控制和功率控制.本文提出了一种新的应用滑动模态控制来实现通信网络拥塞控制的方法.由于计算机通信网络处理的是数字数据且在本质上是离散的,因此其是一类离散时间系统,因而可应用离散滑模控制.在该系统中,比特率保持恒定不变,通过调整缓冲区的长度来控制拥塞.出于模拟与分析的目的,缓冲区的最大长度被设为250bit.本文展示了离散滑模控制能够实现通讯网络不同特性的控制.     

基于预估补偿的网络控制系统模糊免疫PI控制

为克服网络时延对系统性能的影响,采用Smith预估补偿和模糊免疫PI控制相结合的方法,把被控对象和网络看作一个时变的被控系统,用渐消记忆的最小二乘算法对该系统的延时参数进行估计,并用Smith补偿器对延时进行补偿,初步解决网络延时给系统带来的影响.将免疫反馈控制和PI控制相结合,组成免疫PI控制器,根据控制量的变化来调节PI控制器参数,在参数选择合适的情况下,克服由延时预估误差对系统引起的控制偏差,提高系统精度.最后以直流电机为被控对象进行了仿真研究,结果表明该方法能有效改善系统的控制性能.     

一类非线性网络化控制系统的滑模变结构控制

基于滑模控制系统滑动模态不变性和T-S模糊模型能有效解决菲线性系统建模的优点,研究了一类具有时延和丢包的非线性网络化控制系统的滑模变结构控制问题.采用滑模控制理论设计控制器,证明了在控制器作用下系统能在有限时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上,并根据Lyapunov理论和线性矩阵不等式(LMI)方法推证出了系统状态全局稳定的充分条件.最后以一个仿真算例验证了本文方法的可行性和有效性.     

大时延网络化控制系统状态观测器的设计

在对带有大时延的网络化控制系统进行了必要的假设后,建立了其增广状态空间模型,并在传统状态观测器的基础上,设计了一种具有延时补偿的状态观测器,从而使系统的性能得到改善.还给出系统渐近稳定的充分必要条件.与传统的状态观测器设计方法进行了仿真和比较,结果证明了该方法的有效性和正确性.     

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．     

网络控制系统的延时补偿方法

在控制器与执行器直接相连的网络控制系统中,执行器接收端设置寄存器,以整数倍的传感器采样速率读取采样信号,并用其计算控制量,从而使采样信号得到最优利用,进而在一定程度上减小了网络延时。并在此基础上,提出了一种利用系统的状态方程及观测器补偿随机网络延时的方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

控制系统中的网络传输延迟预估控制

为了解决网络化控制系统中传输迟延对系统性能的影响问题,在分析控制系统网络传输迟延与系统各环节动作时序的基础上,针对网络传输迟延小于一个采样周期的情况设计了预估器,并设计构建了基于代理的网络化控制仿真系统。控制代理根据数据包中数据的传输次序与时间戳得到网络传输迟延的大小,通过预估计算得到存在传输迟延条件下相应的状态与控制量,使系统能有效克服网络传输迟延的影响。仿真结果表明数据信号通过网络加校正时的输出与参考输出基本相似。     

基于在线时延辨识的网络控制系统调度

基于在线网络时延的辨识方法,提出一种对网络控制系统的周期信息、非周期信息和消息的实时动态调度算法.所提出的利用一种滤波器的辨识方法能够实时在线辨识网络时延,而且基于该时延辨识的调度算法能够动态地调整采样周期和分配带宽,并保证系统的性能和提高网络资源的利用率.仿真实例说明了辨识方法的有效可行性.     

一类线性分数阶时滞系统的滑模控制

文章主要讨论了一类含有状态时滞的线性分数阶系统的滑模控制设计。基于状态变量分数阶整数化,提出了不含时滞的线性分数阶系统的滑面的问题,给出了一个稳定的切换控制。讨论了含有状态时滞的线性分数阶系统的滑模控制设计,并说明滑模的存在性和控制设计的稳定性。     

非线性网络控制系统的稳定性分析

针对传感器为时钟驱动、执行器、控制器均为事件驱动的一类非线性网络控制系统(net-worked control systems,NCS),通过在信息接收端设置一定长度的缓存,可以将时变的网络诱导时延转化为固定时延,并且将此类NCS建模为一类具有输入输出时延的非线性时延系统.基于建立的模型,利用Lyapunov定理和Razumikhin定理给出了系统渐近稳定的充分条件,同时给出使系统保持渐近稳定的最大允许网络诱导时延.最后通过算例验证了时延小于最大允许网络时延时,NCS是稳定的.     

遭受执行器攻击的工控系统输出反馈滑模控制

针对工业控制系统存在测量噪声及外界执行器攻击问题,提出一种基于无偏状态估计的输出反馈离散滑模控制方法。在执行器攻击存在的情况下,构造等效滑模控制律。由于攻击信号与系统状态未知,通过引入无偏状态观测器从遭受噪声干扰的传感测量数据中获得系统真实状态的最小方差无偏估计量。在此基础上,利用一步延时攻击估计得到攻击信号的近似估计值,使所设计的鲁棒滑模控制律得以实现。给出了在此控制律作用下滑模面的收敛性分析及闭环系统最终有界稳定的证明。数值仿真实验结果验证了面向执行器攻击的无偏状态估计器的有效性,也表明与传统滑模控制方法相比,提出的输出反馈滑模控制方法对执行器攻击具有更强的抑制力,能够有效提高系统的鲁棒性能。