含丢包和量化的网络控制系统随机鲁棒稳定

针对一类含有随机丢包和考虑信号量化情况下的网络控制系统,通过量化状态反馈控制方法,研究了系统的随机鲁棒稳定性问题。采用满足伯努利分布的随机变量对丢包过程进行建模;同时,采用对数量化器对传感器-控制器通道的信号进行量化,利用扇形界的方法将产生的量化误差描述为扇形界的不确定性。设计状态反馈控制器,结合所设计的量化器和随机丢包模型,利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法得到系统稳定和鲁棒稳定的充分条件。最后,利用数值仿真实例验证了所提方法的有效性。

具有访问约束和数据丢包的网络化系统H_(∞)鲁棒控制

针对同时存在访问约束和数据丢包的网络化控制系统,研究了H_(∞)鲁棒控制方法的设计问题.首先,采用Bernoulli随机过程来描述系统的数据丢包过程,并根据介质访问约束的随机访问机制建立了离散时间马尔可夫跳变系统模型;其次,通过Lyapunov稳定性理论和LMI技术导出闭环系统随机稳定的充分条件,并设计了相应的H_(∞)鲁棒控制器,使得闭环系统随机稳定并具有给定的H_(∞)性能;最后,通过仿真算例验证了所提控制方案的正确性和有效性.

有界噪声下具有一步时延和丢包的网络化估计

针对一类噪声统计特性未知情况下具有一步时延和数据丢包的网络化系统状态估计问题进行研究。首先,引入满足伯努利分布的随机变量描述一步时延和数据丢包现象,并基于此随机变量构建量测补偿模型。其次,通过量测补偿数据设计依概率信息的状态估计器,并借助于有界递归优化算法构造估计器均方误差上界,将求解估计器增益问题转化为求解凸优化问题,同时给出使估计器均方误差在每一时刻都有界的稳定性条件。最后,通过数值仿真对所提方法进行验证,仿真结果证明了所提方法的有效性。

网络攻击下基于观测器的信息物理系统输出反馈控制

针对信息物理系统中随机发生的虚假数据注入攻击和数据包丢失现象,提出了一种基于观测器的信息物理系统输出反馈安全控制方法.首先,考虑到虚假数据注入攻击和数据包丢失的影响,建立了一类具有网络攻击、数据包丢失和外部扰动等多种约束参数的马尔可夫跳变系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论、随机系统理论和线性矩阵不等式方法给出系统随机稳定的充分条件,进而设计了具有给定H∞性能的信息物理系统输出反馈控制器;最后,通过仿真实例验证了所提控制方法的正确性和有效性.

基于降维状态观测器的网络化广义系统状态反馈控制器设计

针对具有时延和数据包丢失的网络化广义系统,设计了n-l维状态观测器。在此基础上,基于Lyapunov稳定性定理设计了状态反馈控制器,应用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)工具箱得到了控制器参数的求解方法,使得系统经状态反馈后是正则、稳定、无脉冲。最后的数值算例验证了本文方法的有效性和正确性。

网络化不确定系统集中式融合鲁棒稳态估值器

对于一类在状态转移阵和系统观测阵中带相同的状态依赖乘性噪声、带噪声依赖乘性噪声、一步随机观测滞后、丢包和不确定噪声方差的多传感器网络化系统,文章研究其鲁棒集中式融合稳态滤波问题.应用增广方法将系统转换为带随机参数矩阵、相同过程和观测噪声的集中式融合系统.应用去随机化方法和虚拟噪声技术,系统进一步转化为仅带不确定噪声方差的集中式融合系统.根据极大极小鲁棒估计原理,本文提出了鲁棒集中式融合稳态Kalman估值器(预报器、滤波器和平滑器),证明了所提出的集中式融合估值器的鲁棒性,给出了鲁棒局部与集中式融合估值器之间的精度关系.本文提出了应用于多传感器多通道滑动平均(MA)信号估计的一个实例,给出了相应的鲁棒局部和集中式融合信号估值器.仿真实验验证了所提出方法的有效性和正确性.

基于优先级预测器的无线网络化控制系统的动态传输策略

本文针对无线通信网络中存在丢包的多包传输无线网络化控制系统(WNCSs),提出了一种基于预测器的动态传输策略,在几乎不增加信道资源占用的情况下显著提升系统稳定性。在多包传输的无线网络化控制系统中,由于通信资源的限制,传感器到控制器间的数据传输中出现丢包问题,影响控制系统性能。针对这个问题,本文首先设计了优先级预测器来预测下一时刻每个传感器数据对系统稳定性的影响,帮助系统决策每个传感器的发送优先级;再通过传输调节器对不同优先级传感器补偿相应的随机退避时间上限,进而让优先级高的传感器在随机退避的方式下优先传输;然后在此策略下设计控制器使系统稳定;最后通过数值仿真验证了本文策略的有效性。

存在时延和数据包丢失情况下状态反馈网络控制系统的指数稳定性

同时考虑网络诱导时延和数据包丢失以及传感器与控制器、控制器与执行器之间均存在网络的情况,研究了状态反馈网络控制系统的稳定性问题.基于一定的数据包丢失率和恒定时延,系统被建模为由结构事件率约束的异步动态切换系统.利用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式描述,推导出由数据包丢失率约束的系统指数稳定的充分条件,给出了系统指数稳定的容许数据丢包率和系统开环状态及闭环结构的关系,以使系统指数稳定.用M atlab LM I工具箱容易判定系统的指数稳定性,同时获得系统指数稳定的状态反馈控制律.M atlab仿真说明,分析方法是有效的,稳定判据是可行的.*

网络控制系统的发展现状及展望

探讨了网络控制系统存在的基本问题,介绍了网络控制系统的代表性应用实例,并从控制理论研究、网络调度协议研究以及兼顾二者的综合研究3个方面重点综述了网络控制系统的研究成果.最后,讨论并指出了这一领域下一步的发展方向和有待解决的新课题.

有时延和数据包丢失的网络控制系统控制器设计

在同时考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,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.基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延,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.M atlab数值算例说明了研究结果是有效可行的.

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。

网络控制系统仿真平台的设计与实现

已有NCS仿真平台采用单一的全数字仿真或半实物仿真方式,在灵活性或真实性方面具有一定的局限性。首先归纳理想NCS仿真平台所应具有的品质,然后以其为指导提出了一种新的NCS仿真平台的实现框架,并基于MATLAB、OPNET、VisualC++等软件平台和软件组件设计思想实现了仿真平台NCS-SP(NCS-SimulationPlatform)。NCS-SP突破时延小于一个采样周期的限制,提供不同模块的多种选择属性,从而克服已有平台的不足,增强了仿真平台的有效性和灵活性。最后,通过不同网络环境下的仿真试验分析了网络时延和丢包对系统性能的影响。

一类不确定网络控制系统的鲁棒容错控制

研究了含有数据包丢失的不确定网络控制系统的鲁棒容错控制问题.在执行器连续增益故障下,考虑前向网络通道和后向网络通道中存在满足马尔可夫性质的数据包丢失情况,将含有结构不确定性的闭环故障网络控制系统建模为马尔可夫跳变线性系统.基于这个模型,利用Lyapunov稳定性理论和矩阵不等式技术,给出了闭环故障网络控制系统随机稳定的充分条件,同时采用锥补线性化方法,给出了控制器设计方法.最后数例仿真验证了该设计方法的有效性.

具有随机丢包的一类网络控制系统的故障检测

针对存在随机数据包丢失的网络环境,研究了一类网络控制系统的故障检测问题.考虑随机丢包同时发生在传感器与控制器以及控制器与执行器之间,将网络控制系统建模为含有4个模态的马尔可夫跳变线性系统.基于此类模型,构造了系统的残差发生器,相应的故障检测问题转化为H∞滤波问题.利用马尔可夫跳变线性系统理论,设计了故障检测滤波器,使得残差动态系统均方稳定,且满足一定的扰动抑制水平.数值算例表明,在发生随机数据包丢失的情况下,上述故障检测滤波器不仅对故障敏感,同时对外界扰动具有鲁棒性.

网络化控制系统故障检测技术的最新进展

伴随着控制系统的日益复杂化以及网络技术的飞速发展,网络化控制系统受到了人们越来越多的关注.而作为提高系统安全性和可靠性的一项重要技术,故障检测逐渐成为控制领域的研究热点之一.本文针对网络化控制系统中存在的各种典型问题,综述了相应故障检测技术的最新进展。

网络控制系统研究综述与展望

介绍了网络控制系统(networked control system,NCS)中存在的基本问题.从网络体系架构、线性及非线性NCS建模与设计、控制与调度协同设计、故障检测与容错控制等5个方面综述了网络控制系统的研究成果和最新进展.最后阐述了该领域亟待解决的关键问题和进一步的研究方向.

具有一步随机时滞和多丢包的网络系统H_∞滤波器设计

在网络系统中由于连接传感器和滤波器的网络带宽有限,系统测量数据在传输中会出现随机时延甚至丢失.本文讨论了具有一步随机时延和丢包的网络系统的H∞滤波器设计问题.基于新近提出的同时描述随机时延和丢包的模型,利用线性矩阵不等式方法设计线性滤波器,使得滤波误差系统均方指数稳定,并具有给定的H∞性能.滤波器参数通过求解一个线性矩阵不等式得到.仿真研究说明了所提出算法的有效性.

基于丢包和带宽限制网络化系统稳定性分析

基于数据包丢失和网络带宽限制研究了网络化系统稳定性问题.通信网络的特征通过数据包丢失、带宽和加性白噪声来体现.采用频域的方法得到了网络化系统稳定所需信噪比的最小(极限)值.该最小(极限)值说明了网络化系统稳定所需信噪比是由通信网络通道的丢包率、带宽、系统的不稳定极点的位置和非最小相位零点的位置决定.研究结果进一步揭示网络化系统稳定所需信噪比的最小(极限)值与系统本质特征(非最小相位零点的位置和不稳定极点的位置)和通信网络参数(数据包丢失和带宽)的关系.仿真结果说明该理论的正确性.

具有时变时滞和多包丢失的网络控制系统量化H∞控制

研究了具有时变时滞与多数据包丢失的网络控制系统(networked control systems,NCSs)的量化H_∞控制问题.同时考虑传感器-控制器间的测量通道及控制器-执行器间的控制通道的多数据包丢失,并将其用满足Bernoulli分布的随机变量来表示.控制输入信号和测量输出信号分别在传感器和控制器两侧进行对数量化,量化误差描述为扇区有界不确定性.利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,得到了使得闭环NCSs满足一定H_∞性能指标的均方意义下指数稳定充分条件,并给出了基于观测器的时滞相关控制器设计方法.最后,通过实例证明了该方法的有效性.

网络控制系统稳定性研究

综述了目前网络控制系统的研究现状 ,介绍了随机延迟问题、数据包丢失问题和多通道输出问题的建模以及各种控制策略。在此基础上 。