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。     

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。     

网络控制系统中状态观测器的设计方法

阐述了当前网络控制系统的类型与结构，在此基础上，论述了网络控制系统在单个数据包传输且随机时间延迟小于一个采样周期的情况下，全维状态观测器的设计方法，并提出了一种基于状态观测器的动态补偿方法．最后给出了不同随机时间延迟范围下的系统仿真，证实了这种补偿方法的有效性。     

具有快变时延的网络化控制系统完整性设计

针对一类具有时变时延和丢包的网络化控制系统,研究执行器或传感器失效时系统的完整性设计问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的快变性,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,给出使闭环系统对执行器或传感器失效故障具有完整性的时滞依赖充分条件,并以求解LMIs的方式给出控制器的设计方法.以一个仿真算例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于观测器的时延网络控制系统稳定性

针对一类传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动的确定短时延网络控制系统,设计了一个状态观测器.将该网络控制系统离散化,并在此观测器的基础上给出了系统的离散模型和判定渐近稳定的方法.通过建立一个Lyapunov函数并采用线性矩阵不等式(LMI)的方法获得系统渐近稳定的充分条件.仿真实例验证了该方法的可行性及有效性.     

基于时延随机分布的网络化控制系统控制器设计

针对一类非线性网络化控制系统,根据网络诱导时延两个主要部分即传感器到控制器时延及控制器到执行器时延的不同随机分布特性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法得到了闭环系统的均方稳定性条件. 在系统闭环方程中引入时滞的随机分布特性,获得一种新形式的Lyapunov-Krasovskii方程,降低了控制器设计方法的保守性. 仿真结果表明了该方法的有效性.      

时变时延网络化控制系统的容错控制

针对网络化控制系统的时变时延,建立了时变数学模型,针对传感器和执行器的失效问题进行了讨论,研究了其容错控制器设计问题．仿真结果验证了该方法的有效性．     

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.     

长时延网络化控制系统鲁棒故障诊断

针对一类具有网络时延和范数有界未知输入影响的不确定网络控制系统,研究了基于观测器的鲁棒H∞故障诊断方法.基于Lyapunov稳定性条件和线性矩阵不等式技术,得到了使系统渐近稳定的H∞性能判据,该准则的条件与网络诱导时延相关,在此性能准则的基础上可以进行长时延网络控制系统鲁棒H∞故障诊断滤波器的设计.     

网络化控制系统控制方法

网络化控制系统由于低成本、高可靠性、节约连接线、安装简单、维护方便等优点，在工业控制领域得到了广泛的应用，并对工业自动化系统产生了深刻的影响。文章介绍了网络化控制系统的基本问题，讨论了目前研究的主要方法及进展，最后总结并提出了未来研究方向及建议。     

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.     

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.     

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.     

变时滞网络控制系统的时滞独立稳定性研究

本文对网络控制系统中一类特殊的变时滞系统的稳定性进行详细的研究与分析;推导出当时滞系统相应的无时滞系统具有实值对称Jacobian矩阵时,时滞系统渐近稳定当且仅当其相应的无时滞系统渐近稳定;最后,通过应用举例和实验仿真验证了关于网络控制系统时滞独立稳定性分析的正确性。     

网络化切换系统中状态观测器的设计

将网络化控制系统中被控对象的模型推广到切换系统,利用具有时延的输出信号设计了一种新的观测器,对任意切换规则和延迟周期数,该观测器都能实现对被控切换系统的跟踪。最后给出了求解观测器增益的锥补线性化方法,仿真实例说明所提方法的有效性。     

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.     

输出反馈网络控制系统的随机时滞补偿

针对一类具有随机长时滞特性,且反馈状态不完全物理可测的网络控制系统,提出了一种时滞补偿策略.首先通过状态观测器估计系统的全部状态,然后基于对象模型计算系统在未来多个采样时刻的控制量,执行器节点根据当前网络延时选取相应的控制量,以实现对时滞控制量的补偿.分析了该补偿方法对控制系统稳定性的影响,得出了保证系统稳定的充分条件.通过倒立摆系统的数值仿真,证实该方法是正确和有效的.     

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.