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基于事件触发机制的NCS控制与通信协同设计

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控制工程 2019年第2期26卷 373-378页

作者：王志文赵莹兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050 兰州理工大学电气与控制工程国家级实验教学示范中心兰州730050 甘肃省工业过程先进控制重点实验室兰州730050

主要考虑网络化控制系统中通信网络和控制系统的耦合问题,研究了基于事件触发机制的控制与通信的协同设计问题。首先,建立了基于通信网络的事件触发控制模型,通过分析控制系统模型和通信网络拥塞控制模型设计了新的事件触发条件;然后,运... 详细信息

主要考虑网络化控制系统中通信网络和控制系统的耦合问题,研究了基于事件触发机制的控制与通信的协同设计问题。首先,建立了基于通信网络的事件触发控制模型,通过分析控制系统模型和通信网络拥塞控制模型设计了新的事件触发条件;然后,运用(Lyapunov-Krasovskii,L-K)泛函和LMI,分析了网络化控制系统的H?性能,并进行了H?控制器的设计;最后,通过仿真实例表明所得结论的正确性。

关键词：网络化控制系统事件触发机制协同设计

基于事件触发机制的一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制

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南京信息工程大学学报（自然科学版） 2021年第1期13卷 59-65页

作者：廉玉晓杨文静王琳淇王学良夏建伟聊城大学数学科学学院聊城252000

基于事件触发机制,研究了一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制问题.结合反步技术、神经网络和事件触发机制,提出了一种自适应神经网络控制方案,减少了数据传输量并减轻了控制器和执行器之间的传递负担,保证了输出信号尽... 详细信息

基于事件触发机制,研究了一类非严格反馈非线性系统的自适应神经网络追踪控制问题.结合反步技术、神经网络和事件触发机制,提出了一种自适应神经网络控制方案,减少了数据传输量并减轻了控制器和执行器之间的传递负担,保证了输出信号尽可能地追踪到参考信号,同时使得闭环系统的所有信号有界.此外,通过避免芝诺现象保证了所提事件触发机制的可行性.最后,给出一个例子验证了所提出策略的有效性.

关键词：非严格反馈结构非线性系统反步技术事件触发机制追踪控制

带有执行器饱和的半马氏系统在事件触发机制下的镇定性问题

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带有执行器饱和的半马氏系统在事件触发机制下的镇定性问题

作者：罗苗红郑州大学

学位级别：硕士

本篇文章解决的是带有执行器饱和的半马氏系统在事件触发机制下的镇定问题.第三章研究的是带有执行器饱和的半马氏系统在事件触发机制下的非脆弱镇定性问题和H∞性能问题.由于执行器退化和数值的舍入误差情况难以避免,所以设计的是合适... 详细信息

本篇文章解决的是带有执行器饱和的半马氏系统在事件触发机制下的镇定问题.第三章研究的是带有执行器饱和的半马氏系统在事件触发机制下的非脆弱镇定性问题和H∞性能问题.由于执行器退化和数值的舍入误差情况难以避免,所以设计的是合适的非脆弱控制器.与此同时,为了使得设计的控制器更具有实际意义,在控制器设计过程中考虑了饱和非线性的出现.另一方面,为了减少不必要的数据的传输和节省通讯成本,该章节采用改进的事件触发机制.通过构造依赖于模型信息的合适的LyapunovKrasovskii泛函以及引进自由权矩阵的技术,我们得到了新的保证系统稳定性的充分条件.第四章我们研究了一个带有随机不确定项和饱和非线性的半马氏系统,在事件触发机制下使用与第三章相似的手段,给出系统在有限时间内实现镇定性的稳定性条件.最后,提供数值仿真验证我们得到的结果的有效性.

关键词：执行器饱和非脆弱控制镇定性有限时间镇定事件触发机制半马氏跳变系统

基于事件触发机制的网络化串级电机控制系统的稳定性分析与控制器设计

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基于事件触发机制的网络化串级电机控制系统的稳定性分析与控制器...

作者：何文祥江苏科技大学

学位级别：硕士

进入新世纪之后,控制系统中逐渐使用了大量的信息技术。尤其是针对网络控制系统(Networked Control System,NCS)的探究获得了很多具有实践价值的结论。网络化串级控制系统(Networked Cascade Control Systems,NCCSs)就是其中之一。这种... 详细信息

进入新世纪之后,控制系统中逐渐使用了大量的信息技术。尤其是针对网络控制系统(Networked Control System,NCS)的探究获得了很多具有实践价值的结论。网络化串级控制系统(Networked Cascade Control Systems,NCCSs)就是其中之一。这种系统属于一种特殊的网络控制系统其一经提出便获得了大量专家的认可,很多专家也针对其做了很多研究,并得到了相应的成果。此类成果不但有着一定的理论价值,同时还能够将其引入到实践过程。不过因为网络资源并非予取予求,同时其本身也具有很多问题,导致系统效能降低甚至不能稳定运行。这些问题一般是由网络诱导时延、丢包、时序错乱等引起的。所以在此前提下,针对网络化串级控制系统进行分析有着极其重要的价值。本论文在研究过程中选择直流电机作为控制对象,将电机应用到NCCSs中构成网络串级电机控制系统(NCMCSs)。将网络化串级电机控制系统分为线性连续网络化串级电机控制系统和线性离散网络化串级电机控制系统。建立网络化串级电机控制系统的数学模型,然后利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术,给出系统稳定的充分条件后设计出相应的主、副控制器。传统的串级控制系统的PID控制器设计大多数都是依照经验和数据对比来得到控制器的状态反馈可行解,本文第一次由理论层面经由合理的运算获得了系统的主、副控制器的状态反馈增益解,使其能够在工业生产中发挥更好的效用。详细的分析过程如下:目前,考虑到事件触发机制在节约带宽资源方面的优势,以及网络化串级控制系统在工业生产中的广泛存在性。本文首次将事件触发机制使用至线性连续网络化串级电机控制系统和线性离散网络化串级电机控制系统里,建立带有事件触发机制的网络化串级电机控制系统的数学模型,利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术继而获得事件触发的条件和保证系统稳定运行的前提要求。再设计出相应的主、副控制器,同时经由仿真说明这种方式的可行性以及实用价值。最后搭建直流电机的实验平台,在理论证明和仿真验证的基础上再进行实验验证。

关键词：网络化串级控制系统电机控制事件触发机制稳定性控制器设计

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基于事件触发机制的机械臂固定时间跟踪控制

辽东学院学报（自然科学版） 2022年第1期29卷 57-62页

作者：贺芙蓉操德文吴健安庆师范大学计算机与信息学院安徽安庆246133 安庆师范大学智能感知与计算安徽省高校重点实验室安徽安庆246133

针对一类单链路机械臂系统,研究其基于事件触发机制的固定时间跟踪控制问题。通过引入事件触发机制和命令滤波器,提出一种基于Lyapunov函数的事件驱动固定时间控制策略,在降低系统计算量的同时,减小通信占用率。基于所设计的控制器,闭... 详细信息

针对一类单链路机械臂系统,研究其基于事件触发机制的固定时间跟踪控制问题。通过引入事件触发机制和命令滤波器,提出一种基于Lyapunov函数的事件驱动固定时间控制策略,在降低系统计算量的同时,减小通信占用率。基于所设计的控制器,闭环系统的所有信号有界,输出信号可以在固定时间内跟踪到期望信号,且收敛时间与机械臂初始状态无关,同时跟踪误差可以收敛到平衡点邻近的任意小的区域内。最后,通过一个MATLAB仿真实例验证所提出的控制方案有较好的效果。

关键词：事件触发机制时间驱动控制反推法命令滤波器固定时间收敛单链路机械臂

基于事件触发机制的状态饱和正系统的控制器和滤波器设计

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基于事件触发机制的状态饱和正系统的控制器和滤波器设计

作者：邵宇杭州电子科技大学

学位级别：硕士

现实世界中,存在一类可以建模包含非负变量动态过程的系统,这类系统被称为正系统。正系统在实际中有着非常广泛地应用,如,空中编队飞行、病毒突变研究、城市水务管理等。在实际中,由于系统元器件的老化或性能的退化,系统的状态经常会受... 详细信息

现实世界中,存在一类可以建模包含非负变量动态过程的系统,这类系统被称为正系统。正系统在实际中有着非常广泛地应用,如,空中编队飞行、病毒突变研究、城市水务管理等。在实际中,由于系统元器件的老化或性能的退化,系统的状态经常会受到饱和现象的影响。目前,大多数文献只考虑输入饱和(或执行器饱和),但忽视了状态饱和这种重要的饱和现象。现存大多数文献所采用的信号采样主要是基于周期性的时间触发机制,而这种采样机制容易造成资源的浪费。对于一些控制系统,如,网络通信系统,由于通信网络带宽的受限和网络通道中大规模的数据传输,采用时间触发机制是不切实际的。因此,一类基于事件触发采样机制的综合方法被引进。对于系统综合问题的研究,控制器和滤波器设计是两类基本且重要的研究主题。本文主要研究基于事件触发的状态饱和正系统的控制器和滤波器设计问题,具体内容如下:第一章首先介绍本文的研究背景及意义。接着,总结正系统和切换正系统的研究现状。然后,介绍事件触发的状态饱和正系统的控制器以及滤波器设计的相关结论。最后,概述本文的主要研究内容。第二章研究一类基于事件触发机制正系统的饱和控制问题。首先,针对具有输入饱和约束的正系统,建立一个基于1-范数的事件触发条件。借助线性余正Lyapunov函数和线性规划的方法,设计系统的事件触发控制器,保证系统的正性和稳定性。接着,对具有状态饱和约束的正系统,利用矩阵分解的方法,将原系统转化为区间不确定系统。进而,原系统的正性和稳定性可以通过研究区间不确定系统上界的稳定性和下界的正性来达到,所有提出的条件可利用线性规划方法求解。最后,将提出的方法推广到连续时间正系统。第三章提出基于事件触发机制的状态饱和正系统的滤波器设计。首先,基于误差和可测量输出建立一个1-范数形式的事件触发条件。接着,针对系统扰动信号有界的情况,通过构造线性Lyapunov函数,设计一个l1增益滤波器。最后,建立两类涉及加性和乘性扰动形式的非脆弱滤波器框架,构造锥不变集保证带有状态饱和约束的正系统滤波器状态能保持在其中。第四章设计一类具有状态饱和约束切换正系统的事件触发滤波器。首先,利用1-范数的事件触发条件将滤波器系统转化为区间不确定系统。进而,滤波器系统和误差系统的正性可以通过区间系统下界的正性得到。接着,借助多线性余正Lyapunov函数,滤波器系统和误差系统的稳定性可通过区间不确定系统上界的稳定性得到。最后,利用矩阵分解方法,建立两类包括加性和乘性扰动的非脆弱滤波器框架。第五章总结全文的研究内容,并提出一些值得今后研究的问题。

关键词：正系统事件触发机制输入和状态饱和非脆弱滤波器

基于事件触发机制的并网逆变器模型预测电流控制

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基于事件触发机制的并网逆变器模型预测电流控制

作者：朱守玉西安理工大学

学位级别：硕士

可再生能源建筑作为当前绿色建筑发展的重要方向,在促进国际社会节能减排方面做出了重要贡献。作为建筑电能转换的重要环节,并网逆变器直接决定可再生能源建筑到外部电网的能量传输,在保证建筑正常运转方面发挥重要作用。模型预测控制（... 详细信息

可再生能源建筑作为当前绿色建筑发展的重要方向,在促进国际社会节能减排方面做出了重要贡献。作为建筑电能转换的重要环节,并网逆变器直接决定可再生能源建筑到外部电网的能量传输,在保证建筑正常运转方面发挥重要作用。模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）策略建模简单,响应迅速且易于多目标协同控制,因而广泛应用于并网逆变器。然而,当可再生能源建筑运行于稳态工况时,MPC策略仍需周期性频繁采样,这将导致并网逆变器开关行为繁冗,效率提升困难。针对上述问题,本文通过推导L型两电平并网逆变器MPC策略的数学模型,在代价函数中加入开关状态切换次数的动态限制条件,一定程度上缓解了 MPC策略控制行为繁冗,开关频率不能灵活调节的问题;然而既有MPC降频策略难以从权重系数判断系统运行状态,无法确定稳定下限;且权重系数易受采样精度影响而变得不稳定,鲁棒性较差;此外,加入约束条件的代价函数需多次遍历,加大了处理器的计算负担。为了克服传统降频策略所存在的上述缺陷,本文提出一种基于事件触发（Event-Triggered,ET）机制的模型预测控制策略,根据不等式近似原理推导了误差函数的ET边界,并证明所提ET-MPC策略的稳定性;在MATLAB/SIMULINK软件中分析了 ET周期及调节系数对MPC控制效果的影响,并将所提策略与传统降频策略进行了综合对比。在实验室搭建了 0.9 kW的L型两电平并网逆变器实验样机。结果表明,在ET周期及采样周期均为20μs的精度条件下,所提ET-MPC策略在保证并网逆变器稳定运行的同时,可将传统MPC策略下功率器件的开关次数有效降低38%,提高系统效率。

关键词：两电平并网逆变器模型预测控制事件触发机制降频稳定性

基于事件触发机制的分布式纳什均衡搜索算法及其应用

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基于事件触发机制的分布式纳什均衡搜索算法及其应用

作者：张凯杰辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

近年来,博弈论因在智能电网、智能自主系统、移动自组网等领域的广泛应用而备受关注,其中非合作博弈的纳什均衡搜索问题一直是相关领域的研究热点。在智能自主系统中,由于智能个体往往拥有有限的能量,如何减低通信能耗并对宽带资源充分... 详细信息

近年来,博弈论因在智能电网、智能自主系统、移动自组网等领域的广泛应用而备受关注,其中非合作博弈的纳什均衡搜索问题一直是相关领域的研究热点。在智能自主系统中,由于智能个体往往拥有有限的能量,如何减低通信能耗并对宽带资源充分利用成为了分布式算法设计的核心问题。由于事件触发机制采用状态相关采样策略使得通信仅发生在某些必要的时刻,成为解决此问题的重要技术。基于此,本文研究了事件触发机制下分布式非合作博弈纳什均衡搜索问题,主要工作包括:针对有向通信拓扑下的非合作博弈问题,考虑到博弈者往往无法获取所有博弈者的行动信息且通信能量受限,设计了基于事件触发策略和分布式估计的纳什均衡搜索算法。首先,设计静态事件触发机制,使得只有在满足事件触发条件的情况下博弈者才和邻居进行信息交互并对其他博弈者的行动进行估计,利用Lyapunov稳定性理论证明了在该机制下博弈者的状态和估计值都指数收敛于唯一的纳什均衡点。其次,通过引入辅助变量设计动态事件触发机制,并利用反证法排除了Zeno行为。最后,将所提的纳什均衡搜索策略应用到电力交易市场的多用户博弈问题中,并通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。针对工程应用中博弈者动力学可能受到未建模项和扰动项影响的问题,提出了基于神经网络逼近和事件触发机制的非合作博弈纳什均衡搜索方法。首先,使用径向基函数神经网络对未建模项进行逼近,利用符号函数处理扰动项,并基于此提出了基于自适应神经网络逼近和事件触发机制的纳什均衡搜索策略,以抵消干扰对博弈者行动的影响;其次,通过稳定性分析证明在一定的假设条件下,博弈者的状态和估计值都渐近收敛于唯一的纳什均衡点。最后,通过数值仿真验证该搜索策略的有效性,并利用其解决通信交易市场的博弈问题。该论文有图20幅,表3个,参考文献90篇。

关键词：非合作博弈纳什均衡搜索事件触发机制神经网络控制稳定性理论

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基于事件触发机制的网络随机控制系统的研究

基于事件触发机制的网络随机控制系统的研究

作者：杨洋哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

网络控制系统是一种通信带宽有限的空间分布式系统,可能会受到环境等因素的影响,使系统发生随机丢包和随机时延从而变为随机系统。本文主要针对系统中存在随机时延、随机丢包以及系统模型中具有随机不确定项等问题进行研究,主要内容如下... 详细信息

网络控制系统是一种通信带宽有限的空间分布式系统,可能会受到环境等因素的影响,使系统发生随机丢包和随机时延从而变为随机系统。本文主要针对系统中存在随机时延、随机丢包以及系统模型中具有随机不确定项等问题进行研究,主要内容如下:首先,针对网络控制系统中存在时延而无丢包的情况,设计一种改进型事件触发方案,分析系统稳定性。构造李雅普诺夫泛函,使其包含的时延信息尽可能多,利用李雅普诺夫稳定性理论和自由加权矩阵方法,对控制系统进行控制器的设计并给出系统渐近稳定的充分条件。通过与传统事件触发方案相比,验证该方案能够有效减少事件触发次数,节约网络资源。其次,针对系统中存在丢包的情况,设计一种触发方案。用满足伯努利分布的随机变量表示系统中的丢包现象,构造李雅普诺夫泛函,分析系统稳定性。应用李雅普诺夫稳定理论,给出系统渐近稳定的充分条件,通过仿真验证该方案的有效性。针对网络控制系统两通道中同时存在随机丢包和随机时延的情况,将两通道中的随机丢包现象用服从伯努利分布的随机变量表示,随机时延用服从马尔科夫过程的随机变量表示,构造状态观测器,应用李雅普诺夫稳定性定理,给出系统渐近稳定的充分条件,通过仿真验证该方法的有效性。最后,针对控制系统模型中存在随机不确定项和非线性的情况,设计一种自适应事件触发方案,该方案可以根据阈值误差动态调整触发参数。用满足伯努利分布的随机变量表示模型中随机性,构造李雅普诺夫泛函,分析系统稳定性,通过仿真验证该方法的有效性。

关键词：网络随机控制系统事件触发机制网络时延数据丢包渐近稳定