时变延时网络控制系统容错控制的研究

时变延时现象的存在是网络控制系统容错控制的一个巨大难题,该文对具有时变延时网络控制系统容错控制的研究进行了总结,在前人研究成果的基础上,提出了一种时变延时网络容错控制算法.首先提出了一个带有不同时间延迟和传感器或执行器故障的网络控制模型,通过改变采样周期,将数据传输引起的时间延迟限制在一个采样周期内,然后用稳定性理论设计容错控制算法.仿真实验结果证明,将该算法应用于时变延时网络控制系统是可行的、有效的.     

时变延时网络控制系统容错控制的研究

时变延时现象的存在是网络控制系统容错控制的一个巨大难题,该文对具有时变延时网络控制系统容错控 制的研究进行了总结,在前人研究成果的基础上,提出了一种时变延时网络容错控制算法.首先提出了一个带有不 同时间延迟和传感器或执行器故障的网络控制模型,通过改变采样周期,将数据传输引起的时间延迟限制在一个 采样周期内,然后用稳定性理论设计容错控制算法.仿真实验结果证明,将该算法应用于时变延时网络控制系统是 可行的、有效的.     

MIMO多输入输出网络控制系统的容错控制

针对被控对象为具有不确定因素的多输入多输出网络控制系统,设传感器与控制器均为时间驱动,执行器为事件驱动,网络诱导时延小于采样周期,将未能成功传输数据的传感器节点视为暂时失效,把具有传感器故障的网络控制系统建模为一类带有不确定因素的离散模型,借助Lyapunov定理给出了系统渐近稳定的充分条件,基于LMI方法得出观测器和控制器的分离设计方法,实现了MIMO网络控制系统的容错控制。     

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.     

具有非线性摄动网络控制系统的量化控制设计

针对具有网络诱导时延及数据包丢失的非线性摄动网络控制系统,考虑系统存在量化误差及非线性摄动等干扰,建立具有一般性的网络控制系统新模型.基于李雅普诺夫稳定性原理和线性矩阵不等式方法,提出网络控制系统渐进稳定的充分条件和量化反馈控制器设计方法.通过求解凸优化问题获得具有非线性摄动网络控制系统的最大允许时滞界.最后,仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

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。     

具有时变时滞的变采样周期网络控制系统的稳定性分析

研究了一类具有时变时滞和变采样周期的网络控制系统的稳定性问题.网络控制系统被建模为等效的具有输入时滞的系统,通过构造一个新的具有不连续项的Lyapunov泛函,给出了线性矩阵不等式作为使得闭环系统指数稳定的充分条件.通过求解这些线性矩阵不等式,可以找到一个常数作为采样时刻和输入更新时刻之间的上界,保证闭环系统的稳定性.数值仿真算例表明,该方法有效且相比已有文献局限性更小.     

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.     

基于LMI的网络化控制系统鲁棒容错控制器的设计

研究一类带有未知扰动的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对NCSs的时延和不同步对系统性能产生的影响,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,将网络化控制系统的状态向量扩展为增广状态向量.基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,系统采用状态反馈控制策略,推证出保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定的充分条件,通过求解线性矩阵不等式组方便地得到容错控制器的设计方法.用仿真算例验证此种方法的可行性、有效性以及通用性.     

时滞网络控制系统的H∞控制器设计

利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式工具，给出了H∞控制器存在的时滞相关充分条件．建立了一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题，利用Madab软件中的LMI工具箱求解，给出H∞最优控制器的设计方法．     

具有时变传输周期的奇异网络化系统鲁棒控制

研究了一类具有时变传输周期的奇异系统网络化控制问题.在无传输时滞和丢包的条件下,将时变传输周期变量看作参数不确定项,从而系统可转化为异步动态不确定系统.进一步地,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,研究该异步动态系统的反馈控制问题.给出了有效的控制器设计方法和系统稳定的充分条件.最后,通过数值仿真例子验证了本文方法的有效性.     

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.     

网络化控制系统连续动态输出反馈控制器设计

研究一类网络化控制系统的连续动态输出反馈控制器的设计问题.假设网络化控制系统的被控对象为一个定常时滞系统,其网络诱导时滞是随机的且小于一个采样周期的情况下,将此类网络化控制系统模型化为一个混合系统.然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该网络化控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,给定一个等式约束,然后通过求解一组线性矩阵不等式,获得了连续动态输出反馈镇定控制器.最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.     

具有丢包和非均匀分布时延的网络控制器设计

研究了一种同时存在丢包和非均匀分布时延的离散时间网络控制系统的控制器设计问题.通过区分丢包和时延对系统性能的影响,并考虑时延的非均匀分布特性,首先构造了新的离散时间网络控制系统的模型;然后提出新的Lyapunov泛函并利用线性矩阵不等式方法,给出了控制器的设计方法,并优化了系统性能.不同于现有文献中将时延中点作为非均匀分布时延的分界点的做法,本文给出了一个分界点优化选取算法.最后通过数值例子验证了本文给出的镇定控制器设计的有效性.     

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.      

时延相关网络控制系统的输出反馈镇定

研究了一类具有时变时延网络控制系统的输出反馈镇定问题.对于传感器与控制器间产生时变时延情形,采用时延相关切换控制器,通过Lyapunov-Krasovskii泛函方法和广义模型变换,得到了使闭环系统渐近稳定的线性矩阵不等式充分条件,该控制器是可以降阶的.仿真算例验证了该方法的有效性.     

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.     

不确定时变时滞广义系统的鲁棒无源控制

考虑具有状态时滞和输入时滞的时变不确定广义系统的鲁棒无源控制问题,其中的不确定性是范数有界的,但不需要满足匹配条件.基于LMI方法和广义Lyapunov函数,获得了不确定时变时滞广义系统的无源性条件,进而,利用线性矩阵不等式的解设计了一个无记忆反馈控制器,使得闭环广义系统是严格无源的.最后,利用Matlab的线性矩阵不等式工具箱给出了仿真算例,说明了所提出方法的可行性和有效性.