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.     

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。     

基于以太网的网络控制系统在线时延估计研究

为了解决基于以太网的网络控制系统中数据传输时延给控制品质带来不良影响的问题,从融合控制技术与网络通信技术的角度出发,提出了一种新的控制方案,即运用在线时延估计方法来估计出网络控制回路中的时延特性．在此基础上,结合以太网优先级技术,采用LQG控制算法对网络控制系统进行最优控制设计,并通过实验仿真结果证明了上述方案的有效性．     

基于模型的时延网络控制系统的研究

针对网络存在时延情况,研究了一种基于模型控制器的网络控制系统的稳定性条件.利用被控对象的信息,网络控制系统尽可能减少传输的数据量以适应网络带宽的需求.给出了在这种网络时延条件下,系统稳定时更新时间h与网络时延τ所应满足的充分必要条件.通过Matlab的仿真实验,表明了该结论的正确性和有效性.     

网络控制系统中在线时延评估方法及其控制

为了解决网络控制系统中数据传输时延给控制品质带来不良影响的问题，从融合通信技术和控制技术的角度出发，提出一种新的控制方案．通过运用在线时延评估方法——平均时延窗口(ADW)法来在线估计出网络控制回路中的时延特性．在此基础上，根据得到的时延来确定LQG控制器中的控制参数．此控制方案克服了对网络时延离线的盲目假设，而且在具体实施中不需要网络同步时钟技术的支持，因此具有一定程度的实用性．通过在CAN总线实验平台的验证，其结果显示了此控制方案的有效性．     

时延网络控制系统的稳定性分析

网络控制系统是一种新兴的通过网络传输数据的实时反馈控制系统.基于线性时不变控制对象,在仅存在不大于一个采样周期的时延影响的情况下,建立了该网络控制系统的离散模型,并基于此模型进行稳定性分析,并得出了判断系统达到渐进稳定的方法,最后进行了仿真验证,仿真结果表明该方法正确有效.     

基于Fuzzy-AHP的网络控制系统时延特性评估

基于模糊层次分析法,网络控制系统参照ISO/OSI模型,结合实际控制系统的需要进行了一定的简化,将数据传输的内部时延分为8种,外部延迟分为5种;通过求取某一层相对于总目标的相对重要度,得出了NCS时延的相对重要度,由此确定NCS的主要时延源和极小时延源.这种方法克服了对时延的盲目假设,以利于NCS的时延分析.     

基于观测器的长时延网络控制系统设计

该文针对存在时变有界长时延的网络控制系统，讨论了具有时延补偿功能的状态观测器以及状态反馈控制器的设计方法。状态观测器根据控制器接收数据包的情况在开环预测和闭环预测两种模式之间切换，以补偿时延的影响。控制器的输入采用观测器的预测状态，从而将系统建模为一类具有多个子系统的离散切换系统。在此基础上，给出了状态观测器与控制器协同设计的方法。仿真结果表明：该文提出的设计方法能够比未采用补偿策略的方法取得更好的控制性能。     

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.     

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．     

基于交换式以太网的网络控制系统仿真平台

研究了传统以太网和交换式以太网的网络时延问题,提出了一种基于交换式以太网的网络控制系统仿真平台．该仿真平台用两台计算机分别仿真实际控制系统中的控制器和被控对象,这两台计算机通过实际网络相连．其中控制器和被控对象通过Matlab仿真实现,两者的数据通信通过高级程序语言VB完成,VB与Matlab的数据交互通过ActiveX自动化技术解决．根据网络中央节点设备的不同,可以分别在真实的以太网和交换式以太网环境下,仿真不同网络负载时的网络控制系统．仿真实验证明了该平台的有效性和可行性．     

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.     

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.     

网络控制系统具有时延补偿的离散滑模预估控制

基于线性时不变被控对象的网络控制系统的离散模型,研究了系统滑模控制器的设计问题.在系统状态预估的基础上,构造了具有时延补偿的滑模超平面,提出了完全消除抖振的滑模控制方法.利用李雅普诺夫方法证明了该控制器可保证系统的稳定性且不要求网络诱导时延小于一个采样周期.以伺服系统为对象的仿真实例验证了该方法的可行性和有效性.     

移动机器人网络控制系统建模分析

论述当前网络控制系统模型中存在的主要问题,考虑四轮移动机器人作为网络控制系统的被控对象,建立了该系统的传递函数和状态方程模型,通过仿真结果讨论了采样周期对移动机器人作为被控对象网络控制系统稳定性的影响.     

网络控制系统中任务与信息的优化调度

为了提高网络控制系统性能,解决网络控制系统中信息和任务相互约束的问题,设计了同时调度网络控制系统中任务与信息的算法.采用遗传算法优化调度序列,减小系统采样周期和端端延时,优化了系统整体性能.最终形成同步异构系统一个周期内的调度表,确定了系统每个子任务的执行时间和占用资源,解决了不同控制回路资源冲突问题和相同控制回路任务与信息执行顺序的约束问题,并且保证了每个子任务的实时性.仿真表明该算法是有效的.     

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。