时滞网络化控制系统的鲁棒H∞稳定性分析孙

考虑控制器和执行器事件驱动、传感器时钟驱动、恒定周期采样和不大于一个采样周期的不确定时延,将有控制约束的状态反馈网络控制系统建模为含有不确定性的离散时变系统。利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,导出系统鲁棒稳定的充要条件。利用Matlab LMI工具箱求解该条件,可在判定该类系统稳定性的同时,获得系统鲁棒控制律,仿真算例说明了分析方法和稳定判据的有效性。     

变采样周期网络控制系统的量化状态反馈控制

研究了一类具有变采样周期的网络控制系统的量化状态反馈控制问题.将从传感器到控制器的随机时延作为系统的时变采样周期,通过将具有时变采样周期、随机时延和量化器的网络控制系统建模为M arkov跳变系统,利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出了系统指数均方稳定的充分条件,并设计了一种量化状态反馈控制器.通过仿真算例说明了所提方法的有效性.     

主动变采样周期方法在网络化控制系统中的应用

针对基于Internet的网络控制系统中由于控制器位置变化可能导致控制性能下降甚至不稳定的问题,提出了主动变采样周期的网络化控制器设计方法. 为变采样周期的网络化控制系统建立了离散数学模型,采用Lyapunov方法给出了短延时情况下主动变采样周期网络控制系统闭环稳定的充分条件,并在倒立摆网络化控制系统中进行了实验验证. 实验结果证明了采用固定采样周期的控制器在网络位置变化后可能使系统不稳定,采用主动变采样周期的状态反馈控制方法设计的控制器在网络位置变化后仍然可以使系统稳定.      

基于采样PI的时滞电力系统负荷频率控制

针对不确定性传输时滞、系统参数与负荷扰动，通信带宽约束与计算负担以及风电间歇性功率，引发系统调频性能下降的问题，提出一种考虑信号采样周期与传输时滞的采样PI负荷频率控制（Sampling PI Load Frequency Control，SPI-LFC）方案，并引入指数收敛率来评价系统的快速性. 基于通信时滞采样数据网络，建立含风电的时滞电力系统SPI-LFC模型. 通过构建新的双边闭环Lyapunov泛函，并利用线性矩阵不等式技术，推导系统采样周期与通信时滞稳定裕度，以及指数收敛率相关的稳定准则与SPI控制设计方法. 仿真结果表明，所提方案具有较大的采样周期和通信时滞稳定裕度与较高的指数收敛率；对不确定性系统参数、负荷扰动和风电的间歇性功率也具有较强的鲁棒性.     

时变采样周期网络化系统混合鲁棒H2/H∞控制

针对存在时变采样周期和时延的网络化控制系统,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下控制问题.通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立了离散时间凸多面体不确定系统模型.利用矩阵不等式方法,设计了满足混合鲁棒H2/H∞性能的控制状态反馈控制器.对不稳定的连续时间系统,该控制器能使闭环系统保持渐近稳定并对外界干扰具有良好的抑制性.控制器存在的充分条件和具体参数通过求解线性矩阵不等式给出,计算简单.数值仿真结果表明所设计控制器的有效性.     

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.     

基于变结构的不确定混沌系统时滞反馈控制

针对不确定性混沌系统, 提出一种具有很好鲁棒性的时滞反馈控制. 应用变结构方法设计控制器, 实现了快速跟踪混沌系统的不稳定周期轨道.利用梯度下降法获得不稳定周期值, 解决了需要预先知道不稳定周期的困难. 以Rossler和Lorenz系统为例, 进行数值仿真, 结果证明了该方法的有效性.     

具有丢包的长时延NCS的稳定性分析

研究了同时具有大于采样周期和小于采样周期的随机传输时延及数据包丢失的网络控制系统的稳定性问题.对网络控制系统进行了详细的分析,建立了网络控制系统的模型.当网络中存在数据包丢失时,对于给定的数据包丢失率,网络控制系统被建模为异步动态系统.利用异步动态系统理论给出了网络控制系统指数稳定的充分条件,动态反馈控制器可通过解一组矩阵不等式得出.仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

基于输出反馈的网络系统控制器的设计

对网络控制系统进行分析,在考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延建立数学模型,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法,仿真实例说明研究结果是有效可行的.     

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.     

切换广义被控对象网络控制系统状态反馈镇定

针对切换广义被控对象的网络控制系统,根据网络的时延特性,结合被控对象为广义切换系统的特点,在传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,网络诱导时延小于一个采样周期时进行系统建模,然后通过构造李雅普诺夫函数和多李雅普诺夫函数的方法研究了系统的稳定性,并设计了保证时延切换广义网络控制系统渐近稳定的鲁棒状态反馈控制器.     

时变采样周期网络控制系统混合H2/H∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。     

具有混合时滞的随机Hopfield神经网络的稳定性分析

讨论一类具有时变离散时滞和多时变分布时滞的随机Hopfield神经网络的均方鲁棒稳定性问题.假定激活函数既不可微也不严格单调,运用Lyapunov-Krasovskii泛函理论、随机分析理论和MATLAB中的LMI工具箱,推出系统渐近稳定的判别准则.最后通过数值例子论证该结果的有效性.     

机器人的鲁棒自适应轨迹跟踪控制

针对存在参数不确定和外界扰动的机器人系统,提出了一种基于模糊控制的鲁棒自适应跟踪控制器设计方法.该方法基于Lyapunov稳定性理论,整个闭环系统渐近稳定.通过二自由度机械臂系统的计算机仿真结果验证了该方法的有效性,可用于不确定性机器人系统轨迹跟踪鲁棒控制.     

具有通信约束的网络化系统动态输出反馈控制

针对一类存在访问约束和时变时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制器的设计问题.考虑到介质访问约束服从Markov分布和时变时延的上界小于一个采样周期的情况,将网络化控制系统建模为一类具有不确定性的离散时间Markov跳变系统.根据Lyapunov稳定性理论与状态增广方法,给出了闭环网络化控制系统渐近稳定的充...     

两类故障的鲁棒容错控制

为提高系统可靠性,改善系统故障情况下的容错控制效果,推导出系统传感器和执行器两类故障的统一数学模型,同时考虑控制对象的不确定性,基于Lyapunov渐近稳定性理论和Riccati方程研究鲁棒容错控制器设计方法,设计基于状态观测器的船舶航向/横摇鲁棒容错控制器,并对其进行仿真检验.结果证实了该方法的有效性.     

一类不确定非线性时变时滞系统的鲁棒控制

研究了一类带有不确定非线性时变时滞系统的鲁棒渐近稳定问题.利用Lyapunov稳定性定理和LMI技术,给出了不确定非线性时变时滞系统在具有鲁棒状态反馈控制下鲁棒渐近稳定的充分条件.计算机仿真算例表明了该方法的有效性.     

一个混沌系统的自适应滑模变结构控制

研究了一个混沌系统的控制问题,应用自适应滑模变结构控制的方法将混沌系统的状态渐进稳定到指定的平衡点,该控制律对外界扰动俱有鲁棒性.数字仿真表明了其控制的有效性.