具有随机通讯时延的离散网络化系统的H_∞滤波器设计

由于传感器和滤波器是通过有限带宽的网络连接的,因此系统的测量数据经常会出现时延,而且时延是随机的.本文讨论了具有一步随机通讯时延的离散网络化系统的H∞滤波器设计问题.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是均方意义下指数稳定并具有给定的H∞性能.滤波器参数通过凸优化技术求解一个线性矩阵不等式得到.数值仿真表明设计方法的有效性.

具有一步随机通讯时延的网络化切换系统H_∞滤波

针对数据包在网络中传输的一步随机时延情形,研究任意切换律作用下的离散切换系统的H∞滤波问题.时延数据包包含系统的测量输出信号和切换信号,其时延由一个满足Bernoulli分布的随机变量来描述.选用切换Lyapunov函数,设计全阶和降阶的切换滤波器使得滤波误差系统在均方意义下指数稳定且具有扰动衰减度γ.滤波器的参数通过求解一组线性矩阵不等式获得.数值仿真表明了所提出设计方法的有效性.

具有随机通讯时延的网络化系统的l_2-l_∞滤波

研究具有随机通讯时延的离散网络化系统的l2-l∞滤波器设计问题.采用满足Bernoulli分布随机变量描述测量数据的一步随机时延;利用线性矩阵不等式方法设计线性滤波器,使得滤波误差系统在均方意义下指数稳定,并保证对于所有有界的外界扰动信号,滤波误差系统具有一定的l2-l∞扰动衰减水平.数值仿真表明了所提出设计方法的有效性.

具有随机通讯时延的远程网络控制系统基于观测器的H∞控制

本文主要针对一类具有随机通讯时延的由N个线性离散子系统构成的远程网络控制系统,设计基于观测器的鲁棒H∞控制器。假设状态变量不可测量且系统中数据通讯时延服从Bernoulli概率分布,通过利用Lyapounv稳定性理论和线性矩阵不等式技巧,得到使闭环系统均方指数稳定且满足指定H∞性能指标的充分条件,进而可以通过求解线性矩阵不等式得到基于观测器的控制器的相关增益矩阵。最后,通过MATLAB仿真结果验证该控制算法的有效性。

随机通讯时延网络化切换系统H_∞状态反馈控制

针对数据包在网络中传输的一步随机时延情形,研究了离散切换系统在所设计切换律作用下的H∞状态反馈问题。数据包包含系统的状态信号、切换信号和控制信号,其时延由1个满足Bernoulli分布的随机变量描述。利用切换Lyapunov函数和基于状态的切换规则,设计状态反馈控制器使得闭环系统在均方意义下指数稳定且具有H∞扰动衰减度γ,控制器的参数通过求解一组线性矩阵不等式获得,数值仿真结果表明了所提出设计方法的有效性。

通讯时延和外部干扰下多无人机事件触发滑模编队控制

针对多无人机编队系统,采用了内外环控制策略。首先,在考虑通讯时延和有界外部干扰的情况下,针对位置子系统提出了一种基于记忆事件触发机制的滑模控制方法。针对所建立的无人机二阶模型,采用领航-跟随法实现期望飞行编队。其次,为降低编队过程中的通讯负荷,设计了基于输入反馈和跟踪误差的新型自适应记忆事件触发机制,针对由此产生的输入通讯时延和系统所受的外部干扰问题,设计了滑模控制器,保证了控制性能并抑制了通讯时延和有界干扰的影响。再次,应用Lyapunov理论和H_(∞)控制理论完成了闭环系统稳定性证明,并且给出了便于滑模控制器增益和触发参数求解的策略。从次,基于所获得的虚拟控制量,针对姿态子系统设计了跟踪控制器。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

无线通讯系统端到端通讯传输时延保障性分析

由于无线传输的时延缺陷会导致网络精密控制失准,因此研究以无线通讯系统为载体,利用鞅域技术建立端到端可靠性框架,并在此基础上利用可靠性分解带宽抽象算法设计端到端切片定制算法。对该方法进行仿真实验,结果显示,研究设计的端到端可靠性框架时延性能分析中得出的结果是更加精准。由此可见该方法可以有效对端到端传输时延状况进行分解和分析,并在此基础上通过优化资源配置的方式达到缩短时延、提升传输速率的效果。

具有随机通讯时延的网络化系统的鲁棒故障检测

研究了一类具有随机通讯时延的不确定网络化系统的鲁棒故障检测问题.随机通讯时延用满足Bernoulli随机二进制分布变量的线性函数来描述.设计一个故障检测滤波器,使残差误差系统均方指数稳定且具有一定的扰动衰减水平.应用线性矩阵不等式方法证明故障检测滤波器存在条件,举例说明该方法的有效性.

随机通讯时延网络化切换系统H_∞静态输出反馈控制

针对数据包在网络传输中的随机时延情形,研究任意切换律作用下离散切换系统的H∞静态输出反馈问题.数据包包含系统的测量输出信号和切换信号,其时延由一个满足Bernou lli分布的随机变量来描述.选用切换Lyapunov函数,设计静态输出反馈控制器使得闭环系统在均方意义下指数稳定且具有H∞扰动衰减度γ.控制器的参数通过求解一组线性矩阵不等式获得.数值仿真结果表明了所提出设计方法的有效性.

考虑时延的多Euler-Lagrange系统自适应神经网络协调跟踪控制

考虑存在通讯时延,在有向通讯拓扑结构下研究多Euler-Lagrange系统的协调跟踪控制问题。仅有部分跟随者可以获得静态领航者信息。对每一个跟随者设计了一种分布式观测器,以获得领航者的状态量。针对系统模型具有非线性不确定性和外部扰动情况,基于神经网络方法提出了两种分布式自适应协调控制律,分别使每一个跟随者对领航者的跟踪误差最终有界和渐近收敛到零。运用Lyapunov稳定性理论对两种控制律的稳定性进行了证明。数值仿真验证了本文提出的控制律的有效性。

一种自适应最小通讯延时同步算法

针对现代工厂控制系统如何实现时钟同步的难题,提出了同一控制系统内的一种自适应最小通讯时钟同步的算法。从系统结构、各种时钟同步工况出发,首先通过对CPU本地时钟定时器的分析,得出CPU时钟的固有误差;然后通过时钟同步的中断对固有误差进行修正,以消除系统的走时误差;最后是基于时钟通讯延时存在一个稳定的最小值和可以精确获取的时钟值,通过最小延时通讯算法循环迭代修正时钟,可以使得时钟通讯同步延时趋向0。结果表明该算法对时钟通讯同步效果良好。

基于一致性算法的微网无功控制及延时算法优化

针对孤岛微电网中无功功率分配、通讯延时等问题,文中提出了一种基于一致性算法的分层控制算法。各分布式电源在时钟周期下与相邻的分布式电源交换电压信息,通过本地电压一致性算法得到全网平均电压值,可随迭代周期更新电压状态值,以实现各分布式电源无功功率的精确分配。电压一致性算法中,本地节点与相邻节点存在通讯延时,由微电网系统的拓扑结构可得到相邻节点间最大通讯延时时间,并由PI算法动态补偿延时误差。在MATLAB/Simulink平台搭建孤岛型微电网仿真模型,实验结果证明了控制策略的有效性。

电量采集终端及电能表远程对时研究及应用

电量采集终端及电能表时钟的准确性直接影响到采集数据的准确性,进而影响准确计量、线损分析和电量结算等。考虑到传统的现场人工对时或采用红外掌机校时方式耗时、耗力,设计了一种新的远程对时方案,首先提出基于电力系统通讯协议的TDPTP时钟同步原理,其充分考虑了通讯延时来实现主站对电量采集终端的远程对时,然后通过开启电量采集终端的对时功能对电能表精确对时,从而保证了时钟由上至下的一致性。通过应用成果证明该远程对时方法的可行性,不仅确保了电量数据的客观性,还有效提升计量的准确性,同时减少了人工现场校时的工作量。

编队卫星姿态的自适应协同控制

研究了无向信息交互条件下的多卫星姿态同步和跟踪问题,分别在模型参数精确已知和存在模型参数不确定性的情形下设计分散式协同控制算法。当模型参数精确已知时,基于滑动模态变量设计的协同控制力矩,实现了编队卫星姿态的同步机动,即保证编队卫星姿态的同步,并同时跟踪期望的时变参考姿态轨迹。当在轨卫星存在模型参数不确定性和常值未知扰动力矩时,提出了一种自适应协同控制律,仍能实现多卫星姿态的同步机动。基于Lyapunov-Krasovskii的分析表明,当星间链路存在任意未知的定常通讯时延时,本文设计的控制器有效。数值仿真算例验证了本文提出的控制算法。

网络遥操作机器人系统神经网络预测控制仿真研究

为了改善网络随机时延影响网络遥操作机器人系统稳定运行的问题,采用RBF神经网络对网络实测时延进行预测,取得较好的预测效果。结合Smith预估控制,提出了一种基于网络实测时延的遥操作机器人系统神经网络预测控制新方法,仿真实验结果表明了该方案的有效性和鲁棒性。

一类概率依赖的不完全测量非线性系统的H_∞滤波

阐述了一类具有不完全测量的,随机离散非线性系统的H∞滤波问题.不完全测量信息包括了测量数据丢失和随机发生地通讯延时.通过一组Kroneckerδ函数,采用一个测量输出方程同时描述了网络化控制系统中随机出现地通讯时延和测量数据丢失现象.文章的目的是使得对所有允许的时滞、测量数据丢失、随机非线性及系统内外部随机扰动,滤波误差动态系统满足均方指数稳定和H∞范数约束.最后,通过数值例子来证明文章所述H∞滤波器的有效性.

空间遥操作机器人增强现实系统设计与实现

虚拟预测技术是解决遥操作中时延问题的有效手段,但它依赖于建模的精度,由于增强现实技术具有现场环境信息,在遥操作中引入增强现实具有重大意义。本文即为解决虚拟现实预测技术的不足,设计实现一种用于空间遥操作的增强现实系统模型,该模型通过CCD摄像机采集实验现场的图像,并在计算机上将虚拟模型叠加到真实环境视频图像上,实现虚拟模型与现场信息在同一窗口中显示,从而方便操作者的观察与操作。文章研究了ARToolKit开发包的工作过程和视觉算法原理,给出了系统的硬件结构和软件实现流程,重点分析了实验系统中关键技术的实现方法。实验结果表明,该增强现实模型可以很好的弥补虚拟预测技术的不足,提高了遥操作系统的可靠性。

基于FSM的车辆底盘CAN网络建模与仿真

简述了CAN(controller area network)网络通信协议的特点,在MATLAB/Simulink/Stateflow仿真环境,运用有限状态机(FSM)理论,建立了用于车辆底盘集成控制的CAN网络通信系统仿真模型。仿真研究了节点优先级、传输速率及单帧信息量对通信延时的影响,并将该网络通信模型应用于车辆4WS控制系统,针对网络通讯延迟对控制效果影响进行了仿真分析,进一步证明了使用该模型研究数据传输延时对控制系统控制影响的可行性。