传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

一类不确定离散切换模糊时滞系统的鲁棒输出反馈控制

针对状态不可观测的情况,重构系统状态,提出了一类不确定离散切换模糊时滞系统的鲁棒镇定问题.考虑每个切换子系统都是模糊系统的切换系统模型,利用切换技术,对于系统状态采用多Lyapunov函数方法,对于观测器误差采用共同Lyapunov函数方法,给出了切换律设计.利用平行分布补偿算法(PDC),给出了基于观测器的切换模糊反馈控制器设计,使得闭环系统对所有允许的不确定性,在所设计的反馈控制器和切换律下具有鲁棒性.最后通过数值仿真例子验证了该设计方法的有效性和可行性.     

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.     

一类离散时延线性切换系统的控制器设计

运用多李雅普诺夫函数方法研究了离散时延线性切换系统的镇定问题,给出了状态反馈控制器的设计方法;而后将该方法推广到基于状态观测器的离散时延切换系统控制器设计中。同时给出了求解文中双线性矩阵不等式（BMI）的巡回算法。最后通过一个仿真例子证明了设计方法的有效性。     

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.     

复合网络攻击下离散时间多智能体系统的云端预测控制

文章研究复合网络攻击下离散时间多智能体系统(DMASs)的云端预测控制设计问题,其中不同智能体的输出采用不同速率的传感器来采样,且云端控制器到执行器间的网络传输通道遭受重放攻击和欺骗攻击的共同影响。首先设计一个基于异步采样输出的观测器来估计系统状态,考虑到网络因素对多智能体系统的影响,引入云端模拟攻击机制来补偿观测器和预测控制器所用的控制输入不一致情形,一种新颖的云端预测控制协议被提出用来补偿网络诱导时延和复合网络攻击。其次,将带有预测控制机制的DMASs建模为依赖于阈值误差的时滞系统模型,并且通过Lyapunov稳定性定理和LMI方法给出了DMASs估计状态一致性的判据。最后,通过一个数值例子验证了所提方法的有效性。     

基于输出反馈的切换模糊控制设计

针对状态不可测的切换模糊系统,提出一类切换模糊控制系统的输出反馈控制问题.根据切换技术和常用的平行分布补偿(PDC)控制器设计方法,给出了切换模糊观测器和切换模糊控制器设计,使用共同Lyapunov函数、单Lyapunov函数和多Lyapunov函数方法,研究了使闭环输出反馈控制系统渐近稳定的充分条件,同时设计可以实现系统全局渐近稳定的切换律.主要条件以矩阵不等式形式给出,具有较强的可解性.仿真结果表明设计方法的可行性与有效性.     

具有长时延和异步时钟的网络控制系统的故障检测

针对一类同时存在长时延和异步采样时钟的网络控制系统,假定其可能发生的故障,设计了系统的具有时延补偿功能的鲁棒H∞状态观测器,对其进行故障检测.当系统正常时,将观测器系统建模为一类具有不确定性的离散线性切换系统,基于该模型,利用线性矩阵不等式(LMIs)方法给出了系统鲁棒稳定性条件和H∞性能指标的求解方法;当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳变,从而检测出故障的发生.仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

不确定网络控制系统的死区调度与控制协同设计方法

针对具有不确定性的多输入多输出(MIMO)网络控制系统,提出了1种调度与控制协同设计方法。为改善网络服务质量(Qo S),将死区调度策略应用于MIMO网络控制系统,并将该系统建模为一类具有不确定性和时延的离散线性系统。为补偿网络诱导时延的影响,构造了1种状态观测器和反馈控制器。基于Lyapunov函数法和锥补线性化方法,给出了系统渐近稳定的充分条件及控制器设计的迭代求解法。针对死区阈值的优化,提出了1种基于二分法的阈值优化迭代算法。仿真算例表明该文方法是有效的。     

基于动态事件触发机制的双通道时延网络预测控制

本文针对传感器-控制器通道和控制器-执行器通道均存在时延的网络控制系统(NCSs),研究了在动态事件触发机制(DETM)下基于模型的网络预测控制(NPC)问题。通过在静态事件触发机制(SETM)中引入一个内部动态变量,设计了双通道动态事件触发机制,采用龙伯格观测器对系统状态进行估计,提出了基于模型的网络预测控制方法主动对双通道网络时延进行补偿,根据Lyapunov稳定性理论,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件,通过数值仿真验证了所提方法的有效性。     

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。     

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.     

基于动态矩阵方法的网络控制系统补偿策略

针对网络控制系统数据包不确定的问题,分析了该特性对网络控制系统的影响以及目前的控制方法,设计了控制器节点由事件-时间驱动,传感器节点和执行器节点由时间驱动的分布式网络控制系统模型.在此基础上,根据预测控制中动态矩阵方法具有的简单实用的特点,提出了基于动态矩阵方法的时延控制和数据包丢失补偿策略.应用此策略进行了仿真,结果表明补偿后的系统输出与存在网络时延,但数据包按时到达的系统输出几乎一致,验证了该策略的有效性.     

带传输时滞的双率网络控制系统的指数镇定

为研究一类带有传输时滞的双率网络控制系统的镇定性问题,文章提出一个周期切换的控制器把系统建模为一个切换控制系统,最后给出该切换系统的指数稳定性的充分条件,控制器设计可以通过求解该组线性矩阵不等式得到.     

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.     

一类线性切换系统基于带有时滞观测器的输出反馈镇定

针对许多实际切换系统状态不可测或不能完全可测的特点,从观测器设计的角度重新考虑了线性切换系统的带有时滞的输出反馈镇定问题.就控制器既含切换时滞也有状态延时的情况进行了讨论,得到了系统可镇定的充分条件.     

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.     

不确定时滞模糊系统的时滞相关鲁棒H∞控制

 研究了一类带有时变时滞的不确定模糊系统时滞相关鲁棒H_∞控制问题。基于模糊Lyapunov Krasovskii泛函（LKF）,引入多个模糊时滞自由权值矩阵,提出并证明了闭环系统新的时滞相关鲁棒H_∞渐近稳定的充分条件。根据并行分布补偿算法（PDC）设计了反馈控制器,控制器可由线性矩阵不等式（LMI）求解得到。数例仿真验证了所提方法的有效性。     

具有均匀量化器的网络控制系统的一致有界性

针对连续被控对象、系统总时延小于1个采样周期的网络控制系统建立了离散模型.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出了使网络控制系统稳定的控制方法.实现了均匀量化情况下系统的一致有界控制,给出了系统收敛上界.通过调节量化器的误差可以将系统状态控制在一定的范围内.实际中据此可设计相应的量化级别及编码长度等参数.通过仿真验证控制方法的有效性并分析了量化误差对系统收敛性的影响.