不确定非线性离散系统指令滤波事件触发控制

本文提出了考虑输入饱和的一类不确定非线性离散系统的事件触发指令滤波控制方法.采用指令滤波控制技术解决了传统反步法存在的“因果矛盾”问题,引入补偿机制提高了系统的控制精度;利用事件触发机制能够避免自适应律和控制律的频繁更新,降低了计算负担,提高了资源利用率;运用模糊逻辑系统逼近系统中未知的非线性函数;结合李雅普诺夫稳定性理论,验证了提出的控制方案能够保证跟踪误差收敛到原点小的邻域内以及闭环系统的所有信号有界.仿真结果表明,本文提出的控制方法具有较强的鲁棒性及较好的跟踪性能.

基于事件触发机制的分布时滞离散切换LPV系统H∞滤波器和控制器同步设计

为了提高网络资源利用率,对于具有分布时滞的离散切换线性参数变化(LPV)系统,建立H∞滤波器和控制器相互独立的事件触发机制,同步设计滤波器和控制器。选取低保守性时滞相关的Lyapunov泛函,采用平均驻留时间(ADT)方法,得到滤波误差系统和控制系统指数稳定且满足H∞性能指标的充分条件,应用线性矩阵不等式(LMI)方法,求解滤波器和控制器参数。采用航空发动机切换LPV模型进行数值模拟验证。结果表明:滤波器和控制器同步设计方案,使LPV系统在不完全可测的情况下镇定原系统状态,提升系统的扰动抑制能力,有效减少网络资源占用。数值模拟结果验证滤波器和控制器同步设计方案的有效性。

计及储备惯量和通信时延的交流微网事件触发频率控制策略

在孤岛交流微网中,可再生能源发电渗透率提升导致的低惯性和开放通信网络的通信时延对负荷频率控制系统稳定性的影响不可忽略。对此,文中提出了计及储备惯量和通信时延约束的孤岛交流微网自适应事件触发负荷频率控制策略。首先,设计了有界自适应事件触发通信机制。该机制能够有效节约通信资源,且能够确保当频率偏差恢复到允许区间时控制中心对频率状态的监控灵敏度。然后,充分考虑储备惯量和通信时延约束,构建了储备惯量的非线性饱和模型。最后,推导了在通信时延约束下所提控制策略的稳定性和参数的设计准则,并提出了考虑控制性能和通信资源平衡的参数优化方法。仿真结果表明,所提控制策略能够在保证系统鲁棒性的同时有效改善频率控制的动态响应特性。

网络化控制系统的新型事件触发通信与鲁棒广义H_2/H_∞容错协同设计

针对网络化控制系统(NCS)单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性,在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上,提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制,并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型;考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响,基于Lyapunov稳定性理论与相关技术,给出网络通信触发权矩阵与广义H_2/H_∞指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例,验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下,更多地节约网络通信资源,触发参数的选择也与系统性能有对应关系,为工程中选取相关参数提供便利.

多通道解耦事件触发机制及其在光电传感网络中的应用

针对传感器网络融合估计中由能量受限引发的通信资源受限问题,提出了一种基于多通道解耦的事件触发量测传输机制.单独设计各传感器输出分量的事件触发条件并给出了估计算法误差有界性的条件,在保证融合估计精度的同时,可一定程度上降低传感器网络数据传输量.与现有三种方法的对比仿真结果以及火力控制系统中的光电传感网络实例,表明了所提算法的有效性和工程应用的可行性.

离散事件触发通讯下不确定NCS的α-稳定鲁棒容错设计

基于离散事件触发通讯机制,考虑执行器失效故障及饱和约束,研究时变时延网络化控制系统(NCS)具有α-稳定的鲁棒容错设计问题.针对具有参数不确定性的线性受控对象,采用状态反馈控制策略,建立一个涵盖执行器故障与饱和约束、网络时延、事件触发通讯约束的闭环故障NCS模型,基于Lyapunov稳定性理论、容错吸引域定义及改进的Jessen不等式推证出使闭环故障NCS具有α-稳定的时滞/事件共同依赖的不变集充分条件,并给出NCS鲁棒容错控制器与通讯触发参数协同设计的方法.以仿真算例验证文中所述方法可使闭环故障系统具有α-稳定性,进而揭示系统动态性能与数据传输量之间的定性关系.

NCS新型离散事件触发通讯与少保守性鲁棒H_∞容错协同设计

针对现有网络化控制系统(networked control systems,NCS)依赖网络固有资源进行容错控制设计方法的局限性,以及多性能指标约束下控制器设计的保守性问题,分析了现有离散事件触发通讯机制对系统性能负面影响,提出了一种具有动稳过程协调约束的离散事件触发通讯机制,并在该机制下建立了闭环故障模型,并结合改进的Wirtinger不等式与改进的互反凸组合引理等技术,获得了NCS的新型离散事件触发通讯机制与鲁棒H_∞容错控制的协同设计方法;最后以仿真算例验证了本文方法在确保系统性能、节约网络通讯资源与减少控制器保守性方面的优越性。文中触发条件的设计物理意义明确,触发参数便于选取,动稳兼顾的属性在确保系统性能的前提下能更有效地节约网络通讯资源。

基于离散事件触发的不确定NNCS鲁棒完整性设计

从节约网络通讯资源和确保系统安全的角度出发,针对一类存在时变时延和不确定性的非线性网络化控制系统(NNCS),在执行器故障的情况下,进行离散事件触发通讯机制(DETCS)与NNCS鲁棒容错的协同设计研究.首先基于DETCS,考虑执行器失效故障,采用状态反馈控制策略,建立闭环NNCS故障模型;然后利用Lyapunov稳定性理论、互反凸组合等技术,得到DETCS下使系统具有鲁棒完整性的时滞/事件依赖充分条件,并给出NNCS容错控制器与事件触发权矩阵协同求解的方法;最后通过仿真实例验证文中所述方法的有效性,并对触发参数对系统性能、网络通讯资源占用的影响等进行分析讨论.

NCS的事件触发通讯机制与主被动混合鲁棒容错控制设计

针对具有时变时延的不确定线性网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究了执行器任意失效故障情形下的主被动混合鲁棒容错控制.首先建立基于离散事件触发通讯机制的闭环故障NCS模型,并基于H∞控制思想,设计了鲁棒故障检测观测器;其次通过离线设计的被动鲁棒容错控制器确保系统在已知故障发生时稳定,未知故障发生初期减缓系统性能下降速度;同时利用鲁棒故障检测观测器实时在线检测故障,并重构控制器补偿任意未知故障对系统的影响.最后通过仿真算例验证了文中方法的可行性.

离散事件触发NCS的容错与容侵协同设计方法

针对执行器失效故障和网络攻击,在离散事件触发通讯机制(DETCS)下研究了NCS故障容错与攻击容侵的协同设计问题.首先,给出了DETCS下NCS故障容错与攻击容侵的架构,并以此为基础建立了集触发条件、执行器故障与网络攻击于一体的闭环NCS故障/攻击并存模型;其次,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,综合应用时滞系统理论、改进的Wirtinger不等式及互反凸组合引理等,推证出了NCS可容错故障/容侵攻击的完整性充分条件,进而给出了鲁棒H∞容错/容侵控制器与事件触发矩阵的协同设计方法,达到了容错/容侵控制与网络通讯间的协同设计目标;最后,通过仿真算例验证了所得理论结果的有效性与可行性.

事件触发机制下NNCS的主被动混合容错控制

考虑到具有时变时延的实际NCS的非线性特性以及执行器发生失效故障的随机性,研究了离散事件触发机制下NNCS主被动混合容错控制.首先通过T-S模糊模型建模,并利用并行分布补偿方案以及构造Lyaounov-Krasovskii泛函等方法,基于H∞控制思想,设计了故障检测观测器,以实现对故障的在线检测;然后通过离线设计的被动容错控制器确保在已知故障发生时系统保持稳定,在未知故障发生初期,能减缓系统性能下降的速度,并通过重构控制器来补偿未知故障对系统的影响;最后通过一个仿真算例验证了离散事件触发方式对网络资源的节约性以及所采用方法的有效性.

一类光电跟踪系统中事件触发机制的设计及应用

对于图像采样频率远高于测距重频激光发射频率的一类光电跟踪系统,引入事件触发机制控制量测数据的传输,可在系统估计精度满足允许范围的前提下,减少系统中的通信量和估计中心的计算量.本文针对此类系统设计了基于非线性变换的事件触发机制;为定量的评价系统的估计性能,给出了事件触发机制下系统克拉美–罗下界(Cram′er-Rao lower bound,CRLB)的递推计算式.典型测试场景下的仿真结果和实测航路下的实验结果验证了本文设计的事件触发机制的有效性及实际工程中的可行性.

离散Markov跳变系统事件触发H_∞量化输出反馈控制

主要考虑了基于事件触发机制的离散Markov跳变系统的量化H∞输出反馈控制问题,对系统的建模、稳定性分析、控制器设计等三个方面进行了研究;首先,提出了事件触发通信机制来确定当前采样数据是否能够传输到控制器当中;其次,在传感器与控制器之间引入对数量化器,利用扇形有界方法,量化采样数据达到降低网络中的数据传输速率的目的;接下来,考虑网络诱导时延建立一种具有外部扰动的Markov跳变时滞系统;构造Lyapunov-Krasovskii泛函,利用线性矩阵不等式(LMIs)得到使闭环系统渐近稳定且满足H∞性能指标的充分条件,在此基础上设计相应的输出反馈控制器;最后通过数值仿真来证明本文所提方法的有效性。

基于事件触发传输机制的分布式融合估计

在网络化多传感器系统中,信息传输往往受到通信带宽和资源的限制。有必要设计一种事件触发传输机制来克服这种缺陷。本文研究了一类通信受限下网络化多传感器系统的分布式融合估计问题,当考虑存在未知有界噪声的网络化多传感器融合系统时,首先引入一种事件触发机制(ETM)以解决网络资源受限问题,并提出一种基于事件触发信息的局部估计器和分布式融合准则。然后基于有界递归优化思想,构建事件触发估计器均方误差上界,通过建立并求解凸优化问题以获得局部估计器增益和分布式加权融合。最后,通过仿真示例验证了本文所提方法的有效性。

事件触发非均匀传输NCS少保守性鲁棒H_∞主动优化选择容错控制

在DETCS下,针对具有执行器故障严重程度可区分的NCS,研究了少保守性鲁棒H∞容错控制器的离线设计及其在线主动优化选择的主被动融合容错控制问题。首先,应用"偏序"的概念对故障进行严重程度区分,构建了主被动融合容错控制结构框架;其次,基于建立的模型,针对正常、轻微、中度及重度四类不同严重程度故障模式集,通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,利用改进的Wirtinger不等式、互反凸引理等技术,给出了离线设计少保守性鲁棒H∞容错控制器集合的方法;然后,在线运行时根据故障诊断的严重程度,按性能最优及少切换的选择策略优化投切对应的容错控制器;最后,通过仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性。

未知周期性DoS攻击下基于事件触发的离散系统H_(∞)滤波器设计

现阶段随着网络通信领域中计算与控制的交叉融合,离散系统在社会实际应用中充当重要角色作用。论文研究未知周期性拒绝服务(DoS)干扰攻击下基于事件触发的线性离散系统的H_(∞)滤波器设计问题。与传统离散系统的滤波器设计有所不同,论文在线性离散系统中,考虑到系统运行中可能出现恶意攻击对整体通信网络传输造成的影响,引入事件触发策略来设计H_(∞)滤波器。然后使用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,再根据线性矩阵不等式(LMI)得到DoS攻击下所设计的滤波器误差系统的全局指数稳定以及稳定性能。最后通过数值仿真验证所提出设计方法的可行性与有效性。

基于事件触发的NCS鲁棒完整性设计

针对具有时变时延的网络化控制系统,在离散事件触发通讯机制下,研究执行器更一般故障情形下的鲁棒完整性设计问题.考虑参数不确定性的影响,建立事件触发的闭环故障NCS模型,基于Lyapunov稳定性理论及改进的Jensen不等式等,推证出使系统具有鲁棒完整性的时滞/事件依赖的少保守性充分条件,并给出NCS容错控制器与通讯协同设计的方法.通过仿真算例验证文中方法可在确保故障系统稳定的前提下有效地节约网络通讯资源.

事件触发NNCS鲁棒H_∞保性能容错与通讯协同设计

基于离散事件触发通讯机制(DETCS,discrete event-triggered communication scheme),研究了执行器故障下不确定非线性网络化控制系统的鲁棒H∞保性能容错控制与通讯协同设计问题。引入DETCS,采用状态反馈控制策略,建立了闭环故障系统模型;结合Lyapunov稳定性理论及少保守性技术,得到了DETCS下使系统具有鲁棒H∞保性能容错控制的时滞/事件依赖的充分条件,提供控制器与事件触发权矩阵协同优化求解的方法,讨论了几种不同目标约束下鲁棒控制与DETCS的协同设计问题;通过仿真实例验证了所述方法的有效性。

NCS的一种具有动稳过程共同约束的事件触发通讯与鲁棒容错协同设计方法

针对具有时变时延的网络化控制系统,从确保系统性能与节约网络通讯资源出发,提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通讯机制,并在该通讯机制下建立闭环故障NCS模型;基于Lyapunov稳定性理论及改进的Jensen不等式等技术,推证出使系统具有鲁棒完整性和低数据发送率的时滞/事件依赖的少保守性充分条件,并给出NCS容错控制器与通讯机制协同设计的方法;通过仿真算例验证提出的新型离散事件触发通讯机制的优越性.仿真结果表明,在相同数据发送量下,较现存通讯机制,文中方法对系统性能的影响更小,且对动态性能有一定的改善作用.

事件触发稀疏数据传输下NNCS的满意容错控制

基于离散事件触发通讯机制,研究了在稀疏数据传输情形下非线性网络化控制系统(Nonlinear Networked Control System,NNCS)的满意容错控制问题。基于事件触发稀疏数据传输背景建立了带执行器饱和约束的闭环故障系统模型;利用提出的安全度定义和Lyapunov稳定性理论,推证出使NNCS具有广义H_∞/H_2性能和α-安全度的容错收缩不变集充分条件和相应的协同设计方法;通过仿真算例验证了理论方法在协同设计方面的可行性和节约网络资源方面的有效性,并提出了实际应用中应遵循的折中类定性原则。