区域性网络化制造中若干关键技术的研究与实现

结合相关课题的开发实践,对关中区域网络化制造集成平台中若干关键技术进行了改进。提出了一种基于WSRF的制造资源封装机制,有效屏蔽了制造资源的复杂性和异构性;设计了一个基于Web服务的单点登录系统,增强了集成平台的整体安全性;给出了一套采用VPN技术构建集成平台基础网络环境的核心设备优化配制方案,提高了系统的运行效率和可扩展性,从而为解决区域性网络化制造中的相关具体问题提供了一条切实可行的途径。     

一类不确定时延状态反馈网络化系统鲁棒稳定性

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.     

网络控制系统仿真平台的设计与实现

基于MATLAB、NS2、Visual C ,采用软件组件设计思想,设计并实现了网络控制系统实时仿真平台NCS-RS(NCS-RealTime Simulation).NCS-RS主要包括Simulink控制器/被控对象模块、MATLAB数据接口模块、Visual C 网络接口模块以及NS2网络仿真模块,既发挥了NS2的网络仿真优势,又利用了MATLAB强大的控制系统仿真功能,很好的实现了对网络控制系统的实时仿真.最后,在仿真平台上进行了倒立摆网络控制系统的仿真实验,并分析了时延对控制品质和稳定性的影响.     

动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计

研究了具有不确定时延的动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计问题.考虑小于等于一个采样周期的不确定时延,将动态输出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理论和矩阵不等式方法,推导出系统鲁棒控制律存在的条件,并转化为矩阵不等式表示的可行性问题,从而可利用Matlab LMI工具箱来求解,以便构造鲁棒控制律.Matlab仿真算例说明分析方法和结果是有效可行的.     

基于观测器的丢包网络控制系统控制器设计

针对网络控制系统的数据包丢失(丢包)问题,提出将网络控制系统中的丢包问题看成是被控对象输入矩阵的切换问题和控制器对象输入矩阵的分别切换问题,进而将网络控制系统看成是由矩阵切换决定的切换律未知的切换系统,将丢包等效为切换系统中子系统之间的切换。采用李雅普诺夫函数方法,对每个由矩阵形式决定的子系统设计了基于观测器的状态反馈控制器。利用线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMI)的可行解给出了计算状态观测器和控制器的参数化方法。最后通过仿真算例验证了该方法的有效性。     

有时延和数据包丢失的网络控制系统反馈控制

针对同时具有网络诱导时延和数据包丢失的网络控制系统,假设数据包丢失率一定,网络诱导时延小于一个采样周期,将网络控制系统建模为具有事件率约束的异步动态系统。提出了使得该系统达到指数稳定的动态输出反馈控制器的设计方法。利用遗传算法获得了NCS的事件衰减率的局部极大值。通过仿真算例证明了该方法的有效性。     

基于LMI的网络化切换系统的鲁棒控制

为了克服时延和不确定参数对系统性能的影响,利用Lyapunov稳定性理论,设计了一种新的切换观测器和相应的切换控制器,给出了对任意切换规则和延迟周期数,都能保证整个闭环网络化切换系统稳定的充分条件。最后给出了求解切换观测器增益和切换控制器增益的锥补线性化方法,仿真实例说明了所提方法的有效性。     

带有随机时滞的非线性网络控制系统的镇定

考虑了一类非线性离散系统的网络控制问题.通过齐次马尔可夫链描述采样器-控制器和控制器-执行器的时延,将网络控制系统建模为带跳非线性系统.利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技巧,得到了系统随机稳定的充分条件,并给出了镇定控制器的设计方法.数值例子的仿真结果验证了所得方法的有效性.     

变采样网络控制系统的稳定性分析

目前网络控制系统多采用事件驱动方式,这种驱动方式适用于网络延时小于一个采样周期的网络控制系统。为了解决网络延时大于一个采样周期的问题,提出了事件-时间驱动方式。在采用事件-时间驱动方式下系统成为变采样网络控制系统。在网络时延大于一个采样周期情况下,系统中的控制值和反馈值不能准时到达时,该系统使用预测环节预测的预测值。在基于预测值的变采样网络控制系统中,给出了不同网络时延所对应的状态转移矩阵,分析了变采样网络控制系统稳定需要的条件,最后给出了一个例子说明了变采样网络控制系统采用预测值控制可以使系统稳定运行。     

网络控制系统实时仿真平台的设计与开发

网络控制系统(NCSs)是通过通信网络实现控制系统单元信息交换的分布式控制系统.由于通信网络的引入,有可能使控制系统的性能降低甚至导致系统不稳定,这些不利因素使得对网络控制系统的分析研究变得更为复杂.利用混合编程技术并搭建基于实时通信网络的仿真平台,可为网络控制系统提供有利的分析工具.最后以状态反馈控制器为仿真实例,证明该研究平台的优势及有效性.