具有时延和数据包丢失的广义网络控制系统的稳定性

基于数据包丢失现象和网络诱导时延的存在,当传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动时,将被控制对象为广义系统的网络控制系统建成异步动态的离散系统模型.利用李雅普诺夫函数方法和线性矩阵不等式方法,给出了广义网络控制系统指数稳定的充分条件.在判定闭环网络控制系统指数稳定的同时,通过求解线性不等式获得了使系统指数稳定的状态反馈控制律.最后的实例表明方法的可行性.     

工业以太网络控制系统的建模及其控制器设计

为了解决多种现场总线难以集成的难题,提出基于工业以太网的网络控制系统.研究同时具有网络诱导时延和数据包丢失的工业以太网络控制系统的建模问题.假设数据包丢失率一定,网络延时不大于一个采样周期,将工业以太网络控制系统建模为具有事件率约束的异步动态系统.针对对象状态不完全可测情况,研究采用动态输出作为反馈的网络控制系统指数稳定问题,给出确保系统稳定的动态输出反馈控制器的设计方法,并通过仿真算例证明该方法的有效性.     

网络控制系统研究进展

对网络控制系统领域的主要研究成果和将来可能遇到的挑战进行阐述。网路控制系统主要分为网络控制、基于网络的控制和多智能体系统3个研究领域。网络控制是针对网络自身的控制,主要是对通信网络的网络路由、网络流量等的调度与控制：基于网络的控制是对被控系统的控制,网络只是作为一种传输通道。研究时考虑网络自身存在的问题对系统的影响．对整个闭环系统进行建模、性能分析以及控制器的设计等;多智能体系统主要是研究网络的拓扑结构和多智能体之间相互作用对整个系统行为的影响。本文主要针对基于网络的控制系统中的时延、丢包、多包传输问题,介绍近年来网络控制系统分析与综合方面的研究成果和最新进展。最后,论述了网络控制系统研究中尚待解决的问题,展望了网络控制系统未来的发展前景。     

一类非线性控制系统的绝对稳定性

对一类Ｌｕｒｉｅ型控制系统，用新的Ｌｉａｐｕｎｏｖ函数，得到了绝对稳定的一个简便准则，它包含了Ｓｏｍｏｌｉｎｏｓ的一个结果。     

具有延时和数据包丢失的网络控制系统的稳定性

该文研究了同时具有数据包丢失和网络诱导时延的网络控制系统的建模与稳定性。在数据包传输成功率一定的假设下，将网络控制系统建模为具有事件率约束的异步动态系统。利用异步动态系统的相关结论，给出网络控制系统指数稳定的充分条件。最后的仿真表明该方法是有效的。     

关于多变元非线性控制系统的绝对稳定性

对多变元Ｌｕｒ’ｅ型非线性控制系统得出了绝对稳定性的必要条件和充要条件。将文献（１）中关于单变元的结果推广到多变元。     

数据包错序的多包传输网络控制系统研究

考虑一类只在传感器与控制器之间存在网络的多包传输网络控制系统,研究具有数据包错序、时延和丢包的多包传输网络控制系统的建模和稳定性问题.假设每个数据都带有状态标识符,通过在控制器前端引入一个存储器来储存数据,并在存储器内设置一个缓存区来解决乱序问题,将系统建模成不确定离散线性系统.然后利用Lyapunov方法推导出闭环系...     

模糊广义系统的稳定性分析与控制器设计

为了研究公共矩阵X的求解,讨论了模糊广义系统二次稳定性问题,得出了一个使系统二次稳定的公共矩阵X存在的必要条件,通过该必要条件可以预先判断公共矩阵X是否存在,从而减少在判断模糊广义系统二次稳定性时的计算量,在此基础上给出了模糊状态反馈控制器及观测器的设计方法,并进行了稳定性和收敛性分析,最后以数值例子论证了该方法的可行性.     

具有时滞的Lurie型控制系统的绝对稳定性

利用Ｌｉａｐｕｎｏｖ泛函讨论了系统方程分别为ｘ（ｔ）＝Ａｘ（ｔ）＋Ｂｘ９ｔ－τ）＋ｂｆ（σ（ｔ）），ｘ（ｔ）＝Ａｘ（ｔ）＝Ｂｘ（ｔ－τ）＋ｂｆ（σ（ｔ－τ））的Ｌｕｒｉｅ型直接控制系统和间接控制系统的绝对稳定性，得到了一些比较实用的代数判据。     

诱导延时和数据包丢失的广义网络控制系统的建模及其控制

针对广义网络控制系统的延时和数据包丢失问题,在诱导延时时间小于和大于采样周期T、单包传输和多包传输数据包丢失情况下,建立广义网络控制系统的模型并进行相关控制器设计.最后探讨了使网络控制系统稳定所允许的最大延时界限,为实际控制工程中广义网络控制对象的研究提供了理论依据.     

基于事件驱动的无线网络控制系统的建模与控制

针对同时具有网络诱导时延与丢包的无线网络控制系统,研究了系统的建模与控制问题。考虑到系统随机时延可能大于一个采样周期且伴有连续丢包情况,结合基于事件驱动控制的思想建立了新的数学模型,并进一步给出了无线网络控制系统指数稳定的充分条件。最后用仿真实验验证了该方法的有效性。     

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。     

基于脉冲切换控制的网络化控制系统设计

利用脉冲切换控制的平均驻留时间方法对基于模型的网络控制系统(Model-Based NetWorked Control System,MB-NCS)进行了研究.将基于模型的网络控制系统建模为一类脉冲切换系统;利用脉冲切换控制的平均驻留时间方法给出了使此脉冲切换系统指数稳定的充分条件;借助Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法设计了使此脉冲切换系统稳定的控制器,并且通过仿真验证了所提出的方法的有效性.     

网络控制系统信道调度和控制器协同设计

以网络控制系统为研究对象,讨论信道受限和丢包对系统性能的影响.假设在任意采样时刻只有部分系统可以接入信道,且系统在进行数据传输时会发生丢包现象.首先,将丢包过程描述为独立的伯努利过程,根据每个系统的信道接入状态,建立系统的切换模型;然后,利用平均驻留时间技术,得到系统指数均方稳定的充分条件以及信道的可调度条件;最后,根据以上结果,给出系统信道调度策略和控制器的协同设计算法,使得系统镇定的同时具有理想的衰减率.     

基于灰色控制的网络控制系统丢包补偿

本文论述了网络控制系统的产生、特点、复杂性和发展优势，分析总结了在网络控制系统数据包丢失方面的主要研究成果和进展．根据灰色模型的预测性，提出了基于灰色控制理论对网络控制系统数据传输中包丢失补偿策略，并应用此补偿策略对网络控制倒立摆系统进行了仿真实验研究，仿真结果显示丢包补偿后的系统输出几乎与未丢包时一致，从而证实了所提研究策略的正确性与有效性．     

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。     

基于安全传输策略的网络化预测控制系统设计

为确保网络控制系统中传输数据的完整性、实时性、机密性和可用性,提高系统对抗数据攻击的能力,提出了一种基于MD5散列码、时间戳和AES加密算法的数据安全传输策略,该策略兼顾了系统中控制器端和被控对象端数据传输的安全性和实时性.并从控制策略的角度出发,考虑在系统遭受到数据攻击后,采用基于网络回路时延的网络预测控制方法对数据攻击进行补偿,使系统在受到一定强度的数据攻击后仍然能够进行稳定的控制,从而提高网络控制系统应对攻击的能力.采用S100-1实训平台管道压力控制系统验证了基于安全传输策略的网络化预测控制系统有较好的安全性和抗数据攻击能力.     

具有通信约束的网络控制系统稳定性研究

针对网络带宽的限制,在网络控制系统中需要采用多包传输．为了避免这些网络包发生时序错乱,每次只传输控制对象测量值分出的多个数据包中的一个,从而将这类网络控制系统建模为异步动态系统．多包传输网络控制系统中同样存在大的网络延时,这必将影响系统的控制性能,甚至使系统失稳．为了保证这类系统的稳定性,借助异步动态系统的Lyapunov稳定理论,给出了多包传输长时延网络控制系统的Lyapunov稳定条件．仿真实验结果表明了该方法的有效性．