不确定网络化控制系统的鲁棒容错控制

提出了网络化控制系统(NCS)的一种建模方法.该方法采用时延估计法和在线取得时延法来获取时变时延,不仅解决了采样时差和时变时延难以估计的难点,而且大大简化了NCS的建模过程.针对NCS中传感器和执行器的失效问题,利用Lyapunov法给出了一种新的鲁棒容错控制算法.运用该算法设计的控制器可使系统在网络时延、故障和建模误差的共同干扰下依然稳定运行,而且该算法接近于普通的状态反馈设计,便于工程实现.实验结果表明,算法能使系统在传感器失效和建模误差的作用下保持鲁棒稳定性.     

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.     

预测控制理论在网络时延补偿策略中的应用

针对网络控制系统(NCS)中的时延问题,在分析网络时延特性的基础上,对系统采用预测控制策略进行时延补偿,该策略用易于测量的网络往返时延代替不易单独测量的前向时延和后向时延,并用MATLAB/TrueTime仿真工具箱对实际系统进行了仿真实验研究.仿真结果表明该策略能保证网络控制系统的良好性能.     

网络化控制系统鲁棒 H ∞ 保性能控制研究

针对一类含有不确定参数被控对象的网络化控制系统(NCS),研究了网络中存在时延与丢包情况下的鲁棒H∞保性能控制问题.通过Lyapunov-Krasovskii泛函和Jensen不等式,推导出闭环NCS鲁棒渐近稳定的充分条件.与已有文献相比,该充分条件可以转换为具有较少决策变量的LMI形式.给出了NCS鲁棒H∞保性能控制律的优化设计算法.最后通过数值实例验证了算法的有效性.     

网络闭环系统的离散模糊控制

针对网络控制系统（NCS）存在时延的情况下如何设计控制器问题，提出了一种新的网络闭环控制系统建模方法-离散模糊T-S模型，并在此模型的基础上应用平行分布补偿原理设计了NCS模糊控制器；应用Lyapunov理论和LMI方法，研究了系统的模糊稳定控制御题，给出了基于线性矩阵不等式的不依赖时滞的状态反馈模糊控制器的设计方法，并获得了NCS模糊控制的稳定充分条件为求解一组线性矩阵不等式；通过仿真验证了该控制方法的有效性。     

遭受DoS攻击的短时延网络控制系统保性能控制

针对DoS(Denial-of-Service)攻击,分析了具有短时延的网络控制系统(networked control systems,NCS)的稳定性,设计了该系统的保性能控制器.首先,通过采样周期的重新定义,把该类NCS建模成离散切换系统模型,该模型可以把短时延和DoS攻击统一起来.接着,用离散切换系统的分析方法,给出了一个该类NCS指数稳定的充分条件.进一步,在给定的保性能水平下,设计了相应的保性能控制器.最后,通过一个仿真示例说明了结果的有效性.     

基于QoS管理的网络控制系统协同设计

针对网络控制系统的闭环性能受网络调度QoS与控制性能QoP两个方面决定,采用基于QoS管理的兼顾网络调度QoS与控制性能QoP两方面的协同设计.从分析QoS性能指标入手,阐述了QoS功能以及QoS的管理过程,并由QoS求出网络时延,并设计控制器,如NCS闭环的QoP不能满足,需改变QoS使NCS的闭环性能符合要求.最后,以实例仿真对比说明对总线网络进行QoS管理的协同设计,可以在很大程度上提高网络传输效率,减少传输时延及其抖动程度.     

离散事件触发通讯下不确定NCS的α-稳定鲁棒容错设计

基于离散事件触发通讯机制,考虑执行器失效故障及饱和约束,研究时变时延网络化控制系统(NCS)具有α-稳定的鲁棒容错设计问题.针对具有参数不确定性的线性受控对象,采用状态反馈控制策略,建立一个涵盖执行器故障与饱和约束、网络时延、事件触发通讯约束的闭环故障NCS模型,基于Lyapunov稳定性理论、容错吸引域定义及改进的Jessen不等式推证出使闭环故障NCS具有α-稳定的时滞/事件共同依赖的不变集充分条件,并给出NCS鲁棒容错控制器与通讯触发参数协同设计的方法.以仿真算例验证文中所述方法可使闭环故障系统具有α-稳定性,进而揭示系统动态性能与数据传输量之间的定性关系.     

有时延和数据包丢失的网络控制系统故障检测

针对同时存在网络时延和数据包丢失情况下的网络控制系统（NCS）,研究了基于观测器的故障检测问题。对网络诱导时延大于一个采样周期的NCS,构建了增广系统模型。对于已知的数据包丢失率,在数据包正常传输和丢包发生的情况下分别设计了故障观测器,将观测器误差系统视为具有两事件率约束的异步动态系统（ADS）,利用ADS理论给出了系统稳定的充分条件,基于矩阵不等式优化理论给出了故障观测器的设计方法。通过计算实际系统和故障观测器输出之间的残差,实现了NCS的故障检测。仿真算例验证了所提出方法的有效性。     

动态矩阵控制在网络控制系统中的应用研究

针对单输入单输出NCS中存在的有限随机长时延问题,本文采用DMC算法设计控制器,通过控制器对网络中传输的信息进行时延补偿和进一步处理,使系统的输出达到预先给定的要求.最后通过DMC算法和和传统PID算法的仿真实验,证实了采用DMC算法处理NCS中时延问题的可行性和有效性.