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.     

NCS的事件触发通讯机制与主被动混合鲁棒容错控制设计

针对具有时变时延的不确定线性网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究了执行器任意失效故障情形下的主被动混合鲁棒容错控制.首先建立基于离散事件触发通讯机制的闭环故障NCS模型,并基于H∞控制思想,设计了鲁棒故障检测观测器;其次通过离线设计的被动鲁棒容错控制器确保系统在已知故障发生时稳定,未知故障发生初期减缓系统性能下降速度;同时利用鲁棒故障检测观测器实时在线检测故障,并重构控制器补偿任意未知故障对系统的影响.最后通过仿真算例验证了文中方法的可行性.     

不确定NCS的动态输出反馈鲁棒保性能容错控制

针对存在时延和丢包的参数不确定网络化控制系统,采用动态输出反馈控制策略,研究执行器失效故障时系统的鲁棒保性能容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,通过构造一种包含三重积分项的Lyapunov-Krasovskii 泛函,采用时延分段处理方法,推证出使闭环故障系统具有鲁棒保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式的方式给出最优控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证文中所述方法的可行性和有效性.     

具有α-稳定的不确定非线性NCS鲁棒容错设计

针对一类具有时变时延和丢包的不确定非线性NCS,把丢包当作一种特殊时延,基于状态反馈控制策略,将其建模为具有状态区间时变时延的T-S模糊系统,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,在执行器发生失效故障情形下推证出了具有α-稳定的不确定非线性NCS鲁棒容错的判决准则,并通过适当的变换以求解LMIs的方式给出控制器的设计方法.由于模型中考虑了时延下界,证明过程中采用改进的Jensen不等式,且未引入自由权矩阵,因此在减少结论保守性的同时降低了计算复杂度.最后以仿真示例验证了所述方法的有效性和可行性.     

鲁棒性状态控制器与观测器的设计

介绍了鲁棒性状态控制器与观测器的设计方法,适用于线性、非线性或时变的模型参数不确定的多变量系统。根据不确定性参数项的范数上界,给出了鲁棒稳定性条件,选择状态控制器和状态观测器的参数,满足鲁棒稳定性条件。使系统具有鲁棒性。     

基于状态观测器的不确定NNCS鲁棒完整性设计

针对一类具有时延及丢包的不确定非线性网络化控制系统,在系统状态无法直接测量和执行器发生失效故障情形下,基于全维状态观测器,研究不确定非线性网络化控制系统的鲁棒完整性设计问题.首先,基于T-S模糊模型,通过引入适当的积分不等式去处理一些积分项,以及构造包含所有时延特性的Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出使系统具有鲁棒完整性的时滞依赖充分条件;进一步,利用矩阵分离技术得到了状态观测器和控制器增益的求解方法.在推证过程中,既没有进行模型转换也没有放大或忽略有用项,特别是对网络传输时延的分段处理,使结果具有较少保守性.最后以仿真示例验证了本文所述方法的有效性和可行性.     

一类非线性不确定系统的滑模观测器设计及其在故障检测中的应用

研究了一类非线性部分满足Lipschitz条件的非线性不确定系统的鲁棒滑模观测器的设计问题。提出了一种将Thau观测器与Walcott-Zak观测器结合的非线性鲁棒滑模状态观测器设计方案,并利用Lyapunov定理证明了状态观测误差最后一致收敛于一个紧集。将所设计的滑模观测器应用于故障检测,仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

一类非线性扰动时滞系统的基于观测器的鲁棒控制

讨论了一类不确定时滞系统的基于观测器的控制器设计问题,其中不确定是非线性时变的.在非线性不确定性满足有界条件下,通过构造增广系统,利用Lyapunov稳定性理论,给出了该不确定性系统基于观测器的鲁棒镇定的充分条件,并给出了相应的状态观测器和鲁棒控制器.     

区间快变时延NCS鲁棒Η_∞保性能容错控制

针对存在时延和丢包的网络化控制系统,同时考虑参数不确定性和有限能量外部扰动影响,研究了执行器失效时系统具有H∞保性能的鲁棒容错控制问题.将丢包当作一种特殊时延,考虑综合时延的区间快变特性,采用状态反馈控制策略,通过构造适当的李雅普诺夫泛函,推证出闭环系统对执行器失效故障具有较小保守性的鲁棒H∞保性能容错能力的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式的方式给出了最优控制器的设计方法.最后以一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.     

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。     

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.     

具有时滞和丢包的网络化控制系统稳定性分析

将数据包丢失看成一种特殊的时延,研究了同时具有网络诱导时延和数据包丢失的网络化控制系统的稳定性问题.采用动态反馈控制器稳定系统并提高系统的动态性能,得到了总时滞(包括传感器与控制器之间的时滞,控制器与执行器之间的时滞)的表达式,建立了网络化控制系统模型,证明了系统的稳定性判定定理.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制

为了解决控制理论中的系统安全性与可靠性问题,考虑到时滞时变普遍存在于此类系统中,沿着故障诊断和容错控制解决问题的思路,针对基于故障诊断观测器的非线性时滞时变奇异系统的容错控制问题进行研究,构造了一种新型的故障诊断观测器,结合Lyapunov稳定性理论研究了故障诊断观测器的状态估计误差,构建了状态反馈的容错控制器,利用Schur补引理以及一些基本的控制理论得到了故障诊断观测器和容错控制器存在的线性矩阵不等式(LMI)的充分条件,确定了闭环系统的稳定并且符合所给定的性能指标。通过Matlab仿真实例验证了所提方法的简便性以及实用性。此方法很好地克服了系统中存在的非线性、扰动以及时滞时变问题。     

Stability of Networked Control Systems Based on Free-Weighting Matrices Method

A new method of modeling discrete networked control systems with both the time-varying delay and packet loss was presented in this paper.The network-induced delay is time-varying and it can be smaller or larger than one sampling period.The feedback controller was designed by free-weighting matrices method and Lyapunov-Krasovskii functional to make the networked control system asymptotically stable.And sufficient conditions were derived.A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the prop...     

区间时滞系统的非脆弱鲁棒H∞控制

针对一类时滞是时变的且属于一个已知区间的线性系统,提出了一种新的Lyapunov-Krasovskii函数分析方法,分析区间时滞线性系统的稳定性,并设计了非脆弱鲁棒H∞控制器.设计的非脆弱鲁棒H∞控制器不仅可以保证时滞系统是渐近稳定的,同时可以满足所给定的H∞性能指标.非脆弱鲁棒H∞控制器可以通过线性矩阵不等式方法获得...     

具有控制器失效的不确定时滞系统区间时滞依赖鲁棒控制(英文)

研究了具有控制器失效的这样一类特殊的不确定时变时滞系统的区间时滞依赖鲁棒控制问题。假定时滞是某一给定区间上的时变连续函数。主要探索控制器失效在满足什么样的条件下系统依然是指数稳定的。首先,将具有控制器失效的时滞系统建模成一类包含了稳定子系统与不稳定子系统的切换系统。接着,针对这样的时滞系统,通过利用一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函,使用新的时滞技术及基于平均驻留时间方法,在稳定子系统与不稳定子系统激活时间比不小于某一下界的条件下,提出依赖于时滞区间的时滞依赖稳定性条件。由于未引进多余的加权矩阵,在估计泛函微分上界时未忽略有用信息,即充分考虑时滞上下界信息,使得所得结果具有较小保守性。基于所获得的稳定性准则,以线性矩阵不等式(LMI)形式得到了确保闭环系统指数稳定的控制器存在的依赖于时滞区间的充分条件,控制器参数通过求解LMI给出。最后,所呈现的鲁棒控制问题有效性通过仿真算例得以证实。     

时变时延比例积分状态反馈网络控制系统的稳定性

研究在传感器与控制器间、控制器与执行器间有时延和数据包丢失的网络控制系统的模型、指数稳定性和控制器设计问题.将时变时延和数据包丢失的比例积分状态反馈网络控制系统建模为有事件率约束的异步动态系统.基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法,提出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和比例积分状态反馈控制器设计方法.通过数值算例说明提出的网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的.     

混合时变时滞多机系统气门开度的模糊H_∞控制器设计

研究了带有混合时变时滞的多机电力系统的气门开度模糊H_∞控制器设计问题,混合时变时滞包括区间时滞、中立型时滞和分布时滞,通过建立模糊模型并设计系统的模糊控制器,基于线性矩阵不等式(LMIs)给出了系统满足H_∞性能指标的稳定性条件.同时,将结论推广到时滞的不同情况,包括带有快时变分布时滞(即分布时滞的导数大于1)的H_∞稳定条件,所得结果减少了保守性.最后,针对三机无穷大母线的气门开度控制系统建立模糊H_∞控制器,验证了所提出方法的有效性.     

动态输出反馈的少保守性NCS鲁棒容错控制

针对一类具有时变时延和丢包的参数不确定网络化控制系统,采用动态输出反馈策略,在未对系统模型进行增广重建的情形下,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,推出了确保闭环系统在执行器失效情况下具有鲁棒完整性的时滞相关充分条件,进而借助于矩阵分离引理,求解线性矩阵不等式的方式,并给出了控制器的设计方法.由于...     

时延离散网络系统的均方指数稳定控制

针对带有随机时延和数据包丢失的不确定离散网络系统,得到了系统的均方指数稳定控制器设计策略。通过把网络诱导时延和数据包丢失看作满足Bernoulli分布的等价时延,并结合等价时延在不同区间上的概率取值,建立了更加切合实际的网络系统数学模型,并在此基础上,结合Lyapunov稳定性理论,对网络系统的均方指数稳定性进行分析,同时给出了输出反馈鲁棒控制器设计方法。仿真算例说明了该方法的有效性。