分散式网络化控制系统研究

该文提出了面向敏捷制造的分散式网络化控制系统 (DNCS)的概念 ,建立了包括过程维、功能维和方法维的三维模型 ;基于现场智能节点 ,提出了一种DNCS的实现策略 ,以克服传统的集散控制系统 (DCS)、可编程逻辑控制系统(PLC)等的弱点 ,实现控制系统功能的分散化 ;为实现DNCS分散式智能的优化与协调 ,该文利用面向对象方法和多代理 (Agent)理论 ,建立了DNCS的控制模型 ;对分散式控制单元的组建机制 。

具有介质访问约束的网络化控制系统H∞状态估计

研究了一类存在介质访问约束和信号量化的网络化控制系统的H∞状态估计问题。首先,考虑到介质访问约束和信号量化的影响,将信号量化误差转化为扇形有界的不确定性,对由于访问约束而未获得网络传输的系统输出采用加权补偿策略,根据网络介质的随机访问机制将网络化系统建模为具有不确定性的马尔可夫跳跃系统。然后,在此基础上借助李雅普诺夫稳定性理论和H∞性能约束条件,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法给出状态估计器存在的充分条件,所设计的状态估计器使得估计误差系统渐近稳定且具有给定的H∞性能。最后,通过仿真实例验证了该设计方法的有效性。

基于事件触发的网络化系统输出反馈耗散控制

针对事件触发机制下网络化系统的输出反馈耗散控制问题进行研究。首先,引入事件触发机制来减少有限带宽的影响,节约系统资源;其次,考虑网络化系统中存在的外部干扰,利用输入时滞法建立了基于事件触发机制的时滞系统模型;然后,构造一种时滞相关的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用改进的积分处理方法推导出了保证闭环系统严格耗散性能的充分条件,并采用锥补线性化算法求出输出反馈控制器增益和事件触发参数矩阵;最后,通过数值仿真验证了所提方法的有效性与优越性。

互联非线性时滞系统的分散式自适应跟踪控制

为了实现系统对目标轨迹的快速准确跟踪,针对一类互联非线性时滞系统,提出了一种分散式自适应跟踪控制策略。通过使用极限学习机来处理系统中的未知非线性函数,引入Lyapunov-Krasovskii函数来处理未知时滞,结合反演控制技术和动态面控制技术,实现分散式自适应跟踪控制;基于Lyapunov稳定性理论以证明所设计的控制策略可以保证闭环系统跟踪误差一致且最终有界稳定,并借助两级化学反应釜系统验证所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略能够有效处理系统中的非线性项与系统时滞,实现对目标轨迹的快速准确跟踪。所提策略能克服未知非线性和未知时滞对系统的影响,可为处理复杂非线性时滞系统提供参考。

智能网络化前照车灯控制系统开发

开发一款基于嵌入式平台的智能网络化前照车灯控制系统,经摄像头和光强检测传感器识别夜间路况,通过STM32F407主控芯片与舵机模块控制前照车灯不同强度和不同角度照射,提高智能客车夜间行车的安全性。

一种单相级联光伏逆变器分散式控制策略

级联逆变器能够提高效率和节省成本,因此在光伏并网发电系统中的应用日益广泛。为了实现不同发电能力或容量的逆变器串联,并使得各单元能够独立完成最大功率点跟踪,提出了一种能实现MPPT的单相级联光伏逆变器的分散式控制策略。通过把传统下垂控制表达式进行改进,将每个光伏单元输出的实际功率跟踪于最大功率点功率,电压幅值正比于最大有功功率,从而使得各单元的输出电压频率、相位自同步且无需通信,输出电压幅值可调且与自身实际功率容量成正比。最后基于Matlab/Simulink平台搭建了三台光伏单元级联并网仿真模型,结果验证了所提方法的可行性与有效性。

分散式风储系统频率和电压调节能力评估关键技术

分散式风电点多面广接入中高压配电网成为趋势,导致弱端电网的频率和电压支撑能力不足,分散式风储系统频率和电压调节能力评估有助于调度管理和及时发现避免潜在的稳定性问题,但复杂性和多变性使评估体系构建变得相当复杂。为此,从分散式风储系统频率和电压调节能力的影响因素分析、综合评估指标、综合评估方法三方面入手,分析现有技术方法,点明关键技术挑战。重点阐述包括:多时间尺度的高精度风电出力预测技术,不同条件下风储系统配置方案的调节能力差异等影响因素;在多模态因素耦合下分散式风储系统调频-调压容量裕度和贡献度指标计算方法提升;不确定性条件下评估方法的鲁棒性提升。最后针对技术难题,给出了分散式风储系统频率和电压调节能力评估新思路,以期为我国风电发展提供一些借鉴。

基于分层优化的分散式城轨供电系统网络化支援供电

在不同地铁线路之间可相互共享外部电源的背景下,为研究网络化支援供电方式对分散式城轨供电系统故障恢复的影响,该文建立网络化运营模式下的分散式城轨供电系统拓扑模型和支援供电故障恢复数学模型。采用分层优化方法,先基于拓扑搜索生成开关操作次数最少的候选方案集,再基于潮流计算找出中压系统附加损耗最小的可行方案。以五条线路的供电系统为分析实例,结果表明:一个电源开闭所退出且失电区域含换乘站时,60%的故障下,跨线支援供电在保证调度快速的同时,提高了城轨供电系统故障恢复后的运行经济性。相邻两个电源开闭所同时退出且失电区域含换乘站时,26.7%的故障下,通过跨线支援供电方可恢复全部一、二级负荷,提高了城市轨道交通的供电可靠性。

分散式智能化控制网络系统及其应用

智能技术作为工业生产中高级控制策略,它综合了人工智能、控制理论等多种方法,实现对复杂过程的控制.随着现场总线技术的发展和应用,DCS、PLC等也逐渐向分散式智能化方向发展,而现场总线技术本身的一些特点也为实现分散式智能化控制建立了良好的基础.本文就现场总线中LonWorks技术,提出建立分散式智能控制网络系统的想法,同时对它的特征、实现策略进行探讨,并对其在实际工业智能控制中的应用进行研究,认为将LonWorks技术与智能控制手段相结合,可为建立新一代分散式智能控制网络系统奠立一定的技术基础.

拒绝服务攻击下网络化非线性系统的采样数据控制

本文研究了在拒绝服务攻击下网络化非线性系统的采样数据输出反馈控制问题.首先,为了避免使用完整的状态信息,在存在拒绝服务攻击的情况下设计了一种新颖的切换观测器.其次,同时考虑两个采样周期和拒绝服务攻击的影响,建立了一个新的切换增广系统模型,包括系统本身和误差系统.利用该模型和分段Lyapunov-Krasovskii泛函方法推导出保证切换增广系统是指数稳定的充分条件.进一步,利用线性矩阵不等式的解给出了观测器和控制器增益的共同设计方案.最后,通过仿真验证所提出控制方法的有效性.

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Euler-Lagrange系统的分布式编队机动控制

研究了网络化Euler-Lagrange系统自适应编队机动控制问题.针对参数不确定的Euler-Lagrange系统,利用滑模控制方法提出了一种自适应编队机动控制算法.基于Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性.该算法的显著特点是通过引入一种特殊的有向网络拓扑来描述智能体之间的通信交互行为,使得系统中跟随者在不需要知道或估计时变机动参数的情况下,能够实现编队的方向、平移、形状的连续改变.最后对提出的自适应编队机动控制算法进行数值模拟以验证该控制方案的有效性.

事件触发下的网络化系统非脆弱耗散控制方案

针对带宽资源有限、存在系统外部干扰以及参数不确定性的问题,提出了一种基于事件触发的网络化系统非脆弱耗散控制方案。首先,在网络化控制系统(NCS)模型的基础上,提出了一种非周期采样的事件触发方案,并建立一个时滞闭环系统模型;然后,利用锯齿波的结构特点构造新型双边李雅普诺夫泛函;最后,结合杰森不等式、自由权矩阵、凸组合等方法,导出保证系统稳定性的充分条件,并计算出反馈控制器的增益。数值仿真结果证明,所设计的双边泛函比用单边泛函具有更小的保守性,事件触发机制与普通采样机制相比能够节约带宽,且所设计出的控制器具有可行性。

基于动态信道切换的无线网络化控制系统的资源调度策略

本文针对通信网络中存在竞争和非竞争信道的无线网络化控制系统(WNCS),提出了一种基于估计器的信道选择策略,在保证控制系统稳定性的同时尽可能地节约了宝贵的非竞争信道资源。在无线网络化控制系统中,控制信号通过竞争信道传输时可能发生数据包丢失,导致执行器无法收到实时的控制信号。而传感器端未知控制信号的实际传输情况,因而也无法得知每个时刻执行器所使用的控制信号。针对这种情况,本文首先设计了估计器来估计执行器端上一时刻实际使用的控制信号,再通过信道选择策略来约束执行器端使用控制信号的误差。最后,在所提信道选择策略下设计控制器来保证控制系统稳定。本文通过数值仿真验证了所提算法的有效性。

分散式自治控制网络系统应用

提出一种基于分散式自治DCS的客户机／服务器体系结构的应用模型。讨论了相应的网络结构及通信议，并给出了一个高尔夫球场计算机系统。

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。

T-S模糊网络化控制系统的事件触发控制

为解决遭受欺骗攻击的Takagi-Sugeno(简称T-S)模糊网络化控制系统的事件触发安全控制问题,针对T-S模糊网络化控制系统,采用改进型事件触发机制,在节省更多网络资源的同时使系统具有可靠的性能。采用不一致的方法解决了模糊系统的前提变量与模糊事件触发控制器的前提变量不一致的问题。采用伯努利过程建立了随机欺骗攻击模型。利用延迟系统方法,以线性矩阵不等式的形式给出了保证闭环系统达到随机渐进稳定同时满足给定的H∞性能的充分条件。利用实际案例验证了所提出的模糊控制方案的优越性与有效性。

面向LQG控制的IEEE 802.11ax网络资源调度方法

由于低成本、易维护和频带免授权等优点,IEEE 802.11ax网络被广泛用于工业控制应用。针对基于IEEE802.11ax的无线网络化控制系统,提出一种控制感知的资源调度方法以支持对多个控制系统的无线高速控制。首先,考虑IEEE802.11ax网络的传感数据丢包问题,给出控制系统的最优估计器和线性二次高斯(LQG)控制。然后,分析LQG指标与IEEE 802.11ax传输可靠性的依赖关系,给出期望LQG指标最小化的资源调度问题模型,进而提出一种面向LQG控制的资源调度(LCARS)方法。最后,通过大量仿真验证LCARS的有效性。LCARS可用于自动导引车集群导航、机器人远程控制等智能工厂应用。

分散式网络控制系统在1450mm冷轧机上的应用

主要介绍了１４５０ｍ ｍ

网络化控制系统的科学问题与应用展望

作为在串行网络上实现反馈控制回路的控制系统,网络化控制系统减少了系统布线,增加了系统的柔性,提高了系统的可诊断性和可维护性.在综述网络化控制系统研究现状与进展的基础上,对网络化控制系统所涉及的科学问题和应用领域进行了深入分析,并对网络化控制系统的未来发展作了展望.