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。

基于无记忆降阶观测器的网络化控制系统故障检测方法(英文)

网络化控制系统 (NetworkedControlSystem ,简称NCS)研究的是如何通过网络实现闭环控制 ,是涉及控制科学和计算机网络等多个学科知识的跨学科研究领域 .本文将网络化控制系统视为带有时延的采样控制系统 ,构造了一个无记忆的降阶状态观测器 ,通过比较观测器输出和系统实际输出来产生残差 ,从而对网络化系统的控制故障进行了检测 .

基于观测器的网络化控制系统故障诊断方法

在网络中,由于信息的碰撞、重发而产生的网络延迟对控制系统本身带来了负面影响。针对网络化控制系统(networkedcontrolsystem,NCS)的随机延时,在事件驱动的执行器结点设置计时器和接收缓存区,在线获得了延时数据,建立了NCS的数学模型。通过增广模型法和等同输入法构建了两种观测器,从而产生残差,对网络化系统的控制故障进行了诊断,并提供了仿真结果。

带有输出传输时延的网络化控制系统基于观测器的FDI设计(英文)

将网络控制系统 (NCS)看成一个具有输出时延的采样控制系统 ,并建立了其数学模型 .接着构造了一个故障观测器 ,产生了系统故障的指示器残差 .然后在此基础上介绍了一种故障检测和分离 (FDI)的方法 ,总结了FDI观测器的设计算法 .最后 ,一个实例证明了此方法的可行性 .

双率采样系统的基于观测器的网络化H_∞控制

研究一类带有网络传输时滞和去包的双率采样系统的网络化H_∞控制问题,假设对象状态变量被分成两个分向量,同一分向量的状态变量由同一类传感器以相同周期采样,且两类传感器的采样频率不同.采样后的分向量分别通过非理想网络传输到控制器端.考虑到双率采样、网络传输时滞和丢包现象,引入同步观测器来估计对象状态并设计基于估计状态的控制器来镇定双率采样系统.基于这个思路,将双率采样的网络化控制系统建模为带有两个时变时滞的连续系统.利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,以矩阵不等式形式给出该系统的稳定性判据和控制器设计方法.最后,通过数值例子验证所提方法的有效性.

一类基于观测器的非线性网络化控制系统的绝对稳定性

主要考虑了基于观测器的Lurie网络化控制系统的绝对稳定性问题.由于采用了基于观测器的反馈控制器,传感器到控制器的网络诱导时延和控制器到执行器的网络诱导时延不再能合并到一起处理.首先通过状态增广方法将Lurie网络化控制系统建模为一个多时滞的Lurie系统,然后利用Newton-Leibniz公式和添加自由权矩阵的方法给出了时滞依赖的稳定性条件.在此基础上,给出三种求解控制器和观测器增益矩阵的方法.此外,还分别给出了被控对象存在范数有界不确定性和结构不确定性时系统的鲁棒稳定性条件及鲁棒控制器设计方法,所有得到的结果都是以线性矩阵不等式的形式给出的.便于利用线性矩阵不等式工具包进行求解.最后,通过两个仿真算例说明了方法的可行性和有效性.

网络化控制系统鲁棒H_∞观测器-控制器设计

研究一类网络化控制系统的鲁棒H∞观测器-控制器的设计问题。假设网络化控制系统的网络诱导时滞是时变的、不确定的,且小于一个传感器采样周期,将此类网络化控制系统的广义被控对象建模为一类不确定离散系统,进而对此不确定离散系统构造了观测器以及控制器。然后利用鲁棒H∞控制理论以及线性矩阵不等式(LMI)方法,推导出了该不确定离散系统渐近稳定并且满足给定的H∞性能指标的充分条件。根据此充分条件,通过求解一个代数Riccati方程以及线性矩阵不等式,很容易设计出了系统的观测器以及控制器。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。

大时延网络化控制系统状态观测器的设计

在对带有大时延的网络化控制系统进行了必要的假设后,建立了其增广状态空间模型,并在传统状态观测器的基础上,设计了一种具有延时补偿的状态观测器,从而使系统的性能得到改善.还给出系统渐近稳定的充分必要条件.与传统的状态观测器设计方法进行了仿真和比较,结果证明了该方法的有效性和正确性.

基于观测器的周期拒绝服务攻击网络化系统动态事件触发控制

针对具有周期拒绝服务(DoS)攻击的网络化系统,设计一种基于观测器的具有动态事件触发策略的控制器.首先,通过DoS攻击对网络化系统的影响建立了DoS攻击模型,采用切换系统的方法,将具有DoS攻击的网络化系统分为DoS攻击活跃子系统和DoS攻击休眠子系统.对不可测的系统状态设计状态观测器,通过在静态事件触发中引入一个内部动态参数,设计了动态事件触发机制.利用动态事件触发序列设计基于观测器状态的控制器,同时,为保证系统在DoS攻击活跃期间子系统的稳定性,将当前最后一次成功触发状态作为DoS攻击活跃的控制信号,通过引入两个辅助函数得到闭环增广系统.其次,依据Lyapunov稳定性理论、Jensen’s不等式和Schur补引理,得到两个切换子系统稳定充分条件,在此基础上引入DoS攻击限制得到具有LMI形式的切换系统渐近稳定的充分条件,同时给出了状态观测器、控制器和动态事件触发协同设计的参数.最后,通过一个数值例子验证所提方法的有效性.

网络化切换系统中状态观测器的设计

将网络化控制系统中被控对象的模型推广到切换系统,利用具有时延的输出信号设计了一种新的观测器,对任意切换规则和延迟周期数,该观测器都能实现对被控切换系统的跟踪。最后给出了求解观测器增益的锥补线性化方法,仿真实例说明所提方法的有效性。

网络化控制系统的时延观测器设计及其状态反馈控制

研究了一种网络化控制系统,其输出时延和控制时延均大于采样周期,且控制时延服从已知随机分布.基于现今值观测器原理,采用设置缓冲区和带有时戳的传感数据传输方法,给出了一种具有时延补偿功能的时延观测器,并证明了在系统可观的条件下可实现观测器极点的任意配置.之后,基于该观测器设计了状态反馈控制系统,并证明了复合系统的分离性原理.通过仿真验证了所提方法的有效性.

基于观测器的网络化控制系统的变结构控制

给出了传感器和控制器之间存在网络时网络化控制系统的一种变结构控制方法.由于对象状态的不完全可测性,利用观测器的状态来设计控制器.如果实际时延小于最大允许时延,则观测器增益矩阵可以通过求解一个线性矩阵不等式来求取,从而保证误差系统是指数渐近稳定的.控制器增益矩阵可以利用极点配置或最优控制的方法来确定,并且能够保证滑动模态是指数渐近稳定的.采用指数趋近律的方法,可以调节相应参数削弱抖振,保证系统具有要求的性能.仿真算例表明了该方法的可行性与有效性.

一类基于观测器状态反馈镇定的网络化控制系统

本文研究仅仅在传感器与控制器之间存在网络的网络化控制系统的观测器以及控制器的设计问题.考虑系统同时存在随机时滞和数据包丢失的情况,通过求解线性矩阵不等式,设计出了保证网络化控制系统渐近稳定的观测器以及控制器.最后给出一个实例说明了此设计方法是有效的.*

具有输出延迟的网络化控制系统稳定性分析

将网络化控制系统看成一个具有输出时延的采样控制系统,运用具有时延的输出信号设计了一种新的观测器和相应的控制器,从而得到含有时滞的闭环网络化控制系统和使该闭环系统稳定的充分条件。最后给出了求解观测器增益和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。

具有输出延迟的网络化切换系统的稳定性分析

为了增强网络化切换系统适应时延的动态性能,利用Lyapunov稳定性理论,设计了一种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.并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.

基于事件触发的线性网络化控制系统主-被动混合容错控制设计

针对一类具有时变时延的线性网络化控制系统(NCS),在离散事件触发通信机制下,研究了执行器任意失效故障的主-被动混合容错控制问题.建立了基于事件触发机制的闭环故障系统模型,设计了能使系统在发生故障集以内的故障时稳定的被动容错控制器.同时,设计故障诊断观测器估计任意执行器失效故障的大小,一旦获得准确的故障信息,立即重构控制器以补偿故障的影响.所设计的主-被动混合容错控制器在执行器任意失效故障下,不但能使系统稳定而且具有良好的控制性能.仿真算例验证了本文方法可在确保故障系统稳定的前提下能有效地节约网络通信资源.

时延和丢包网络控制系统的观测器设计

利用全阶线性观测器稳定同时具有网络诱导时延和数据包丢失的网络化控制系统并提高系统的动态性能。将数据包丢失看成一种特殊的时延,得到了系统总时延;采用增广状态向量的方法,分别建立了总时延是采样周期整数倍和不是采样周期整数倍的系统模型;利用李雅普诺夫函数,得到了系统渐近稳定的充分条件;通过解一组线性矩阵不等式,得到了控制器的参数。仿真结果也表明了所提方法的有效性。

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。

新型网络化地电场观测技术研究与应用

我国从20世纪90年代，开始了基于ZD9/ZD9A地电场仪的数字化地电场观测技术研究和应用工作，并在“九五”、“十五”期间，在全国范围内，初步建设完成了覆盖各主要构造带、活动断裂带、地震危险区和重点监视区的地电场观测台网。在汶川8.0、玉树7.1、芦山7.0、当雄6.6、文安5.1等中强以上地震之前，记录到了地电场典型数据变化。为了解决高纬度、高海拔等恶劣气候条件下的地电场无人值守观测问题，从2010年开始，开展了新型网络化地电场观测技术研究、试验及应用工作。

具有异步时延的网络化控制系统故障检测

针对具有异步信号时延的离散系统,研究了在异步时延下基于观测器的故障检测及其设计问题。首先提出了一个存在异步时延下系统的故障检测模型,该模型保持了系统的定常性和时不变特性。同时在此模型上构造了异步时延系统的状态观测器,并依据系统观测误差通过合理地选择湮灭加权矩阵的方法构建了频域内的故障检测残差发生器。最后通过一个摆式列车试验模型的仿真检验了设计方法的有效性。