考虑随机时变延时的孤岛微电网分布式二次控制

在由多个分布式发电单元(distributed generation units,DG)组成的孤岛微电网中,各DG的信息交互通过通信网络来完成,而通信网络传输带来的随机时变延时会影响控制系统的稳定性。为此,针对在具有随机时变延时的系统中,该文提出一种考虑随机时变延时的分布式二次控制方法,旨在实现输出电压和频率的稳定。首先,采用小信号模型分析的方法对所提系统进行线性化建模;其次,引入一种新的李亚普诺夫—克拉索夫斯基函数和积分不等式推导稳定性判据;随后,根据所提出的稳定性判据,给出保持系统稳定的控制器参数设计方法;最后,在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,通过结果验证所提控制方法的有效性和稳定性判据的正确性。

时变延时网络控制系统容错控制的研究

时变延时现象的存在是网络控制系统容错控制的一个巨大难题,该文对具有时变延时网络控制系统容错控制的研究进行了总结,在前人研究成果的基础上,提出了一种时变延时网络容错控制算法.首先提出了一个带有不同时间延迟和传感器或执行器故障的网络控制模型,通过改变采样周期,将数据传输引起的时间延迟限制在一个采样周期内,然后用稳定性理论设计容错控制算法.仿真实验结果证明,将该算法应用于时变延时网络控制系统是可行的、有效的.

具有时变延时及执行器饱和的自主车队控制

针对自动车队控制系统这一重要课题进行研究。建立了考虑执行器时变延迟（包括燃油延迟和制动延迟）、执行器饱和以及发动机时间常数存在不确定性的车队动态模型。基于该模型仅需利用相邻车辆的信息，即可设计保证车队稳定的H∞控制器，并给出保证车队队列稳定可允许的延时上限值。理论结果表明，该方法可以实现车队以较小的车距离安全行驶同时实现车队的双向队列稳定的目标。仿真实验表明，该控制器不但可实现车队的稳定运行，而且使车队控制效果大大改善。

广义正交多项式用于连续时变延时系统的最优控制

本文介绍了有关广义正交多项式（ＧＯＰ）的几个引理，并应用ＧＯＰ的展开式及有关引理，将连续时变延时系统（ＣＤＴＶＤＳ）的最优控制解转化为代数方程组求解，该方法简单有效。

基于信息传输时变时延的车辆队列纵向稳定性控制算法

智能网联车辆队列行驶面临复杂的交通环境,所引发的时延、丢包等信息传输问题将导致队列车辆行驶稳定性降低而亟待解决.针对复杂交通环境,引入信息新鲜度(age of information, AoI)并提出了一种适应时变时延的智能网联车辆队列行驶稳定性控制算法.该控制算法根据队列中多前车信息新鲜度来调整其对队列车辆车头间距影响的权重,同时依据时变时延信息预测队列中跟驰车辆与前车的车头间距,队列车辆按照请求周期向路侧单元(road side unit, RSU)实时发送请求,RSU依据车辆间距从小到大依次回应请求队列中的各个车辆,以控制其因时变时延可能造成的碰撞.数值仿真结果显示,相对智能驾驶员模型(intelligent driver model, IDM)而言,所提出的队列纵向稳定性控制算法具有更好的控制效果.针对时变时延发生概率20%的车车通信,队列车辆车头间距偏差的降低比例达6.4%,平均峰值信息新鲜度的降低比例达8.7%.同时,分析了队列车辆请求周期和回应请求车辆数量对队列纵向稳定性的影响,随着两者数值增加,控制算法给出的队列纵向稳定性分别呈现降低和增加的趋势.最后,实车测试了队列切出场景下车辆行驶数据和车辆接收信息的时延数据,将其引入数值仿真实验中.结果表明,车头间距偏差降低比例达15%.

一类时变时延网络控制系统的鲁棒容错控制

针对一类具有时变时延的不确定网络控制系统,研究存在执行器失效情况的系统鲁棒容错控制问题.基于完整性容错控制思想和李亚普诺夫时延依赖稳定理论,给出了系统对执行器失效具有完整性的充分条件,设计了鲁棒容错控制器.仿真结果表明,该控制器不仅能保证系统鲁棒渐近稳定,而且使系统具有良好的动态性能.

基于Delta算子时变时延网络控制系统的H_∞滤波

研究了具有时变时延的网络控制系统滤波问题,设计了一个H_∞滤波器使得时变时延系统保持稳定,基于Delta算子,使得连续域的设计方法可直接应用于离散域的设计.首先对时变时延的网络控制系统进行建模,构造了滤波误差系统,然后采用Lyapunov-Krasovskii泛函的方法,保留了经常被忽略的有用时延项,对网络控制系统的H_∞滤波器误差系统进行性能分析,再通过一组线性矩阵不等式给出了使滤波误差系统渐近稳定的充分条件,并且得到了H_∞滤波器的设计方法及导数表达式,最后通过数值例子表明本文方法的有效性.

区间化时变时延的网络化切换系统建模与控制

研究了具有从传感器到控制器和控制器到执行器存在双边时变时延的网络控制系统指数稳定性的问题.首先将时延变化范围划分为多个等分区间,然后采用增广矩阵的方法建立了参数不确定的离散时间切换闭环系统模型.同时基于平均驻留时间分析方法,给出了系统满足指数稳定的条件,接着进一步的建立了时延区间划分个数与系统状态指数衰减率的定量关系.该方法有效降低了系统设计的保守性,一定程度上减少了系统状态收敛的时间.最后通过数值仿真验证了所提方法的有效性.

动态拓扑下时变时延多智能体系统的协同输出调节问题研究

网络通信过程中的随机数据丢失等现象将导致网络拓扑结构的动态切换,时变通信时延将导致智能体无规律地异步更新控制输入。针对随机数据丢包和时变通信时延同时存在的多智能体系统,研究其协同输出调节问题。通过引入队列机制,具有时变通信时延的多智能体系统被转化为具有固定通信时延和随机数据丢失的多智能体系统,随后给出基于队列机制的分布式状态变量动态观测器,进而设计出相应的分布式测量输出反馈控制算法。针对具有不稳定外部系统和稳定外部系统多智能体系统,在满足标准假设的前提下,分别给出了解决其协同输出调节问题的充要条件。仿真结果表明,基于队列机制的分布式测量输出反馈控制算法可有效解决动态网络拓扑下具有时变通信时延的多智能体系统协同输出调节问题。

空中运动目标时变时延估计方法的仿真研究

时变时延估计是运动目标测向的关键技术,参数模型法是一类重要的时延估计算法,其自适应形式可用于对时变时延的估计。本文分析选择了三种自适应的时延估计参数模型算法,将其应用于实测的直升机噪声数据,进行了大量仿真试验,为有限阵列尺寸条件下空中运动目标的被动测向提供了有价值的参考数据和结论。

时变时延网络化控制系统的鲁棒稳定性

针对一类存在噪声干扰的时变时延网络化控制系统,基于信息调度与控制协同设计的思想,建立了具有信息调度和噪声干扰的时变时延网络化控制系统模型.引入增广状态矩阵分析方法,研究了存在时变时延和噪声干扰情形下闭环网络化控制系统的鲁棒稳定性问题.给出了使闭环系统渐近稳定的控制器参数化表达式.仿真分析表明该策略在满足闭环系统稳定性的同时,降低了系统信道的数据信息流量,充分地利用了网络带宽资源.

含时变时延的卫星编队姿态协同自适应滑模L_2增益控制

针对带有时变通信时延和输入时延的卫星编队飞行姿态协同控制问题,考虑卫星转动惯量参数不确定性及干扰,提出了一种自适应滑模L2增益控制算法。该方法首先利用自适应参数辨识技术对由转动惯量参数不确定给系统带来的扰动上界进行估计,进而设计了含时变时延信息的滑模自适应控制器,构造Lyapunov-Krasovskii函数,从理论上证明了闭环系统在该控制器作用下可以协同达到渐进稳定。在此基础上,进一步考虑存在外部干扰的影响,定义包括外部干扰与自适应参数估计误差在内的广义干扰,设计了对广义干扰具有L2增益抑制作用且含时变时延信息的姿态协同控制器。最后,仿真结果表明了所提出的控制器的可行性、有效性。

时变时延网络化控制系统的容错控制

针对网络化控制系统的时变时延 ,建立了时变数学模型 ,针对传感器和执行器的失效问题进行了讨论 ,研究了其容错控制器设计问题 .

具有时变时延和丢包的网络控制系统H∞控制

针对一类同时具有时变时延和丢包的网络化控制系统,设计使得闭环系统均方意义下指数稳定的H∞状态反馈控制器,并且满足给定的H∞性能指标。已知系统从传感器到控制器之间通道具有数据包丢失和时变时延,控制器到执行器通道具有时变时延。假设网络诱导总时延小于等于一个采样周期,将时延的时变系数转换为系统参数矩阵的不确定性,因此系统被建模为范数有界的不确定系统。使用Bernoulli随机序列描述数据包丢失且数据丢失概率已知。基于线性矩阵不等式(LMI)方法和李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性原理,给出并证明了所设计控制器存在的充分条件,并将控制器设计问题转换为求解线性矩阵不等式可行解的问题。最后给出了仿真实例,验证了采用的设计控制器方法的有效性和可行性。

具有时变时延和丢包的网络控制系统H_∞优化控制

研究了一类存在时变时延和丢包的网络控制系统(networked control systems,NCS)的H∞优化控制问题。当网络时延和连续丢包有界时,NCS被建模为等效的具有时变时滞的系统,利用Lvapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式方法,在NCS渐近稳定的基础上给出NCS状态反馈次优和最优H∞控制律的设计方法,求解时不需要使用重复迭代,设计控制器时也无须知道调节参数。仿真表明了此方法的可行性和有效性。

新的离散时变时延系统的稳定性条件

研究了一类离散时变时延系统的稳定性问题.通过定义新的Lyapunov函数并利用离散的Jensen不等式,给出了新的保证系统稳定的线性矩阵不等式条件.相比于已有的结果,这些新的条件涉及的决策变量少,并且算例表明它具有较小的保守性.

时变时延广义网络控制系统的稳定性分析

针对一类具有时变时延的广义网络控制系统,研究了系统的稳定性和控制器设计问题.假定广义网络控制系统中的传感器采用时钟驱动,控制器和执行器采用事件驱动,时延小于一个采样周期且是时变的.首先对广义网络控制系统进行建模,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法,给出系统渐近稳定的充分条件.利用Matlab LMI工具箱,可在判定系统稳定的同时,得到使系统稳定的相应的状态反馈控制器.

具有时变时延的二阶多智能体系统在有向拓扑下的一致性问题（英文）

研究了具有时变时延的二阶多智能体系统的一致性问题,在通讯拓扑为有向图的前提下,讨论了两种情况的一致性问题.首先,对于固定的有向网络拓扑,假设有向图含有一颗生成树的前提下,研究了具有时变时延的二阶多智能体系统的一致性问题;然后,对于切换的有向网络拓扑,讨论了具有时变时延的二阶多智能体系统的一致性问题.针对于上述两种情况,通过LMI的方法分别给出了系统渐进稳定的条件.仿真例子证明了该方法的有效性.

基于时变时延辨识的双向遥操作控制方法

遥操作中通信时延的时变性一直是遥操作控制中的难点。为了解决此问题,首先分析了遥操作中通信时延变化的原因,然后针对这种时变时延给出了一种能够快速跟踪时变时延参数的在线辨识方法,最后给出了一种专门针对遥操作中时变时延的控制方法。仿真结果证明了控制方法的有效性。

时变时延多包传输网络控制系统的稳定性

对时变时延多包传输网络控制系统的指数稳定性和控制器设计问题进行研究。将在传感器与控制器间、控制器与执行器间具有时变时延和有数据包丢失、有时变时延和无数据包丢失两情形的多包传输状态反馈网络控制系统建模为有事件率约束的异步动态系统。基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法得到多包传输网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法。数值例子说明指数稳定的半负定条件和控制器设计方法是可行的。