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带有网络诱导时延的分布式H_∞一致性滤波

纺织高校基础科学学报 2016年第1期29卷 114-122页

作者：卢成赛张大伟山西大学数学科学学院山西太原030006

研究事件触发通讯机制下带有网络诱导时延的一类网络化线性系统的分布式H∞一致性滤波问题.基于一类分布式事件触发策略并考虑有界网络诱导时延的影响,提出一类网络化分布式一致性滤波协议,将分布式网络化滤波误差系统建模为一个带有多... 详细信息

研究事件触发通讯机制下带有网络诱导时延的一类网络化线性系统的分布式H∞一致性滤波问题.基于一类分布式事件触发策略并考虑有界网络诱导时延的影响,提出一类网络化分布式一致性滤波协议,将分布式网络化滤波误差系统建模为一个带有多重区间时变时延的时滞系统.利用多重时延的上下界构造一类Lyapunov-Krasovskii泛函,以线性矩阵不等式形式给出事件触发通讯机制下分布式H∞一致性滤波性能判据和滤波器参数的设计方法.最后通过数值例子说明本文所提方法的有效性.

关键词：事件触发通讯机制网络诱导时延 H∞一致性滤波

考虑网络诱导时延的网络化控制系统H∞输出跟踪控制研究

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考虑网络诱导时延的网络化控制系统H∞输出跟踪控制研究

作者：卢雷南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,网络化控制系统(Networked Control Systems,NCSs)在工业领域得到了广泛应用,受到了学者们的广泛关注。相比于传统点对点控制系统,NCSs具有灵活性高、易于重构性和综合布线少等优点。网络诱导时延是NCSs中不可避免的因素之一,它... 详细信息

近年来,网络化控制系统(Networked Control Systems,NCSs)在工业领域得到了广泛应用,受到了学者们的广泛关注。相比于传统点对点控制系统,NCSs具有灵活性高、易于重构性和综合布线少等优点。网络诱导时延是NCSs中不可避免的因素之一,它会降低系统稳定性甚至使系统不稳定。另外,跟踪控制是控制理论和应用研究领域中的一个重要问题。因此,具有网络诱导时延的NCSs输出跟踪控制问题的研究具有重要的理论和实际意义。目前,现有的研究对网络诱导时延的处理还不够完善。本文基于H∞控制方法,研究了考虑网络诱导时延的NCSs跟踪控制问题。主要研究内容如下:(1)针对具有网络诱导短时延的NCSs,研究了该系统的H∞输出跟踪控制问题。首先,针对被控对象采样系统中由网络诱导短时延引起的指数不确定项,采用鲁棒控制方法和时延标称点技术将其化为标称项以及范数有界不确定项之和,该方法便于对增广闭环系统进行系统分析和设计。联列被控对象和参考模型建立不确定增广闭环系统。然后,采用Lyapunov-Krasovskii理论和线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities,LMIs)技术,给出了闭环系统满足H∞输出跟踪性能的充分条件以及H∞状态反馈跟踪控制器增益的求解条件。最后,通过基于Matlab的数值仿真例子验证了所设计H∞状态反馈跟踪控制器的有效性。(2)针对考虑网络诱导长时延的NCSs,研究了该系统的H∞输出跟踪控制问题。首先,针对被控对象采样系统中由网络诱导长时延引起的指数不确定项,使用鲁棒控制方法和时延标称点技术将其化为标称项以及范数有界不确定项之和。联列被控对象和参考模型建立不确定增广闭环系统。然后,采用Lyapunov-Krasovskii理论、离散Jensen不等式和LMIs技术,给出了闭环系统满足H∞输出跟踪性能的充分条件以及H∞状态反馈跟踪控制器增益的求解条件。最后,通过基于Matlab的数值仿真例子验证了所设计H∞状态反馈跟踪控制器的有效性。(3)以直流电机为被控对象,基于Matlab平台研究了具有网络诱导时延的网络化调速问题,考虑了网络诱导时延为短时延和长时延两种情形,分别建立了直流电机网络化闭环采样系统模型,基于研究内容(1)和(2)分别设计了H∞状态反馈跟踪控制器。Matlab仿真验证了所设计的H∞跟踪控制算法的有效性。

关键词：网络化控制系统 H∞输出跟踪控制网络诱导时延鲁棒控制

带有网络诱导时延与数据包错序的T-S模糊广义系统的网络控制

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带有网络诱导时延与数据包错序的T-S模糊广义系统的网络控制

作者：张飞飞东北大学

学位级别：硕士

相对于传统的点对点形式的控制系统,网络控制系统(NCSs,Networked Control Systems)因其显著的优越性而受到越来越多的关注与研究,包括较低的成本、更高的可靠性、更优的灵活性、以及便于维护等等。但是相应的,也引起了过去不曾有过的问... 详细信息

相对于传统的点对点形式的控制系统,网络控制系统(NCSs,Networked Control Systems)因其显著的优越性而受到越来越多的关注与研究,包括较低的成本、更高的可靠性、更优的灵活性、以及便于维护等等。但是相应的,也引起了过去不曾有过的问题,主要包括网络诱导时延和数据包错序。这两项问题在某种程度上可以干扰整个控制系统的性能,甚至是导致系统的不稳定。另一方面,相对于标准的状态空间模型,广义系统提供了一种更加具有包容性的建模方案,可以同时考虑实际中经常出现的既有微分方程又有代数方程的情形。同时,T-S模糊系统的建模方案在对非线性系统建模时,因其数学形式的简洁性以及理论上的有效性使其应用越来越广泛。因此,在T-S模糊广义系统的理论框架下,本文考虑系统组件通过网络进行通信时表现出来的网络诱导时延与数据包错序问题。为了更加有效的减少这两种问题对T-S模糊广义系统状态稳定性的影响,本文提出使用模糊DDPU模块(Network-induced Delay and Packet Disordering Processing Unit)的方案来实现这一目标。模糊DDPU模块的构造原理主要分为三步。第一部分,模糊DDPU模块使用了两个模糊前置变量,第一个模糊前置变量σ1(t)定义为执行器端接收到的第k个数据包的网络诱导时延,该模糊前置变量的变化可以体现出接收到的不同数据包的网络诱导时延的长短。同时,第二个模糊前置变量σ2(t)定义为执行器端接收到的第k和k-1个数据包的采样时刻的差值,其正负值可以体现出第k数据包是否发生错序,以及错序的程度。第二部分,在定义出模糊前置变量的基础之上,可以令模糊前置变量σ1(t)隶属于两个模糊集,分别为BIG和SMALL。类似的,可以令模糊前置变量α2(t)也隶属于两个模糊集,分别为POSITIVE和NEGATIVE。第三部分,就可以得到该模糊DDPU模块所使用的四组IF-THEN模糊规则,每一个子模糊规则都引入一个参数矩阵Gi,使用该矩阵来对接收到的控制信号u(t)进行调整,使得模块的输出会随着网络诱导时延的长短与数据包错序与否而进行调整。在T-S模糊广义系统的网络控制的背景中,李雅普诺夫泛函的类型有其特殊性,这一点主要是由系统的时变输入时延d(t)所引起的。根据网络控制系统中时变输入时延的定义d(t)=t-sk,其中sk是执行器端接收到的第k个数据包的采样时刻,那么d(t)=1,而当这一等式约束出现在广义系统时,广义系统容许性分析的复杂性使得一般形式的李雅普诺夫泛函不再适用。因此,本文构造了一种特殊形式的李雅普诺夫泛函,基于此,带有时变输入时延的T-S模糊广义系统的容许性分析与控制器设计才得以继续进行。最后,本文对两类实际物理系统进行仿真控制。第一类物理系统建模为T-S模糊广义系统,当通过网络进行控制时,介绍使用模糊DDPU模块处理网络诱导时延与数据包错序的基本流程,并得到系统的稳定状态响应。第二类柔性关节机械臂系统建模为T-S模糊状态空间系统,当通过网络进行控制时,致力于与已有文献中处理两类网络控制问题的方案相比较,仿真结果表明,本文的方法不仅能够实现一个较大的网络诱导延迟的最大允许上界,而且较选择最新数据包方案本文的方法能够使系统状态更快的稳定。

关键词： T-S模糊广义系统网络控制系统网络诱导时延数据包错序

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网络控制系统诱导时延的自适应补偿研究

江苏科技大学学报（自然科学版） 2009年第4期23卷 335-337,367页

作者：黄金花刘继清武汉船舶职业技术学院电子电气工程系湖北武汉430050

在网络控制系统中,网络诱导时延是造成系统性能下降甚至不稳定的基本因素.为了有效地抑制网络时延对网络控制系统性能的影响,提出了一种基于BP神经网络补偿的自适应PID控制方法,在不改变已有PID控制器控制参数的情况下,实现了对网络时... 详细信息

在网络控制系统中,网络诱导时延是造成系统性能下降甚至不稳定的基本因素.为了有效地抑制网络时延对网络控制系统性能的影响,提出了一种基于BP神经网络补偿的自适应PID控制方法,在不改变已有PID控制器控制参数的情况下,实现了对网络时延的在线自适应补偿.仿真结果表明,与传统的PID控制器比较,该方法能有效补偿网络时延的影响.

关键词：网络控制系统网络诱导时延 BP神经网络 PID控制

具有短时延和丢包的网络控制系统鲁棒H_∞控制

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东北大学学报（自然科学版） 2014年第6期35卷 774-779页

作者：李玮王青董朝阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

研究了一类具有网络诱导时延和数据包丢失的不确定网络控制系统的鲁棒H∞控制问题.通过增广系统状态,将反馈通道和前向通道均存在短时延和丢包的网络控制系统建模为包含4个子系统的切换系统,基于增广系统模型提出新形式的静态输出反馈... 详细信息

研究了一类具有网络诱导时延和数据包丢失的不确定网络控制系统的鲁棒H∞控制问题.通过增广系统状态,将反馈通道和前向通道均存在短时延和丢包的网络控制系统建模为包含4个子系统的切换系统,基于增广系统模型提出新形式的静态输出反馈控制律.结合时窗丢包率概念与平均驻留时间方法,得到保证闭环网络控制系统鲁棒渐近稳定且满足鲁棒加权H∞性能指标的充分条件.基于线性矩阵不等式处理技巧与锥补线性化算法,给出双通道丢包依赖的变增益输出反馈鲁棒H∞控制器设计步骤.设计实例验证了所提控制方法的有效性.

关键词：网络控制系统网络诱导时延数据包丢失切换系统鲁棒H∞控制

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一类不确定时延网络控制系统的模糊控制

系统工程与电子技术 2009年第1期31卷 146-152页

作者：李丽刘晓东大连理工大学信息与控制研究中心辽宁大连116024

针对网络控制系统(NCS)同时存在网络诱导时延和数据包丢失的情况,讨论了如何设计控制器的问题。首先,给出了一种新的闭环网络控制系统的建模方法——模糊T-S方法,利用这种模糊模型去逼近非线性网络控制系统,使之局部线性化,并在此模型... 详细信息

针对网络控制系统(NCS)同时存在网络诱导时延和数据包丢失的情况,讨论了如何设计控制器的问题。首先,给出了一种新的闭环网络控制系统的建模方法——模糊T-S方法,利用这种模糊模型去逼近非线性网络控制系统,使之局部线性化,并在此模型的基础上应用平行分布补偿原理设计了网络控制系统模糊控制器。进而,应用Lyapunov理论和LMI方法,研究了模糊NCS的稳定性问题,同时基于线性矩阵不等式给出依赖状态时滞和网络诱导时延的状态反馈模糊控制器的设计方法,并获得使模糊NCS稳定的充分条件。通过两个仿真实例验证了该控制方法的有效性。

关键词：网络控制系统网络诱导时延 Takagi-Sugeno模糊系统线性矩阵不等式

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网络控制系统中的时延分析(英文)

系统仿真学报 2008年第14期20卷 3772-3776,3781页

作者：魏玲薛定宇鄂大志潘峰东北大学信息科学与工程学院

在控制网络中使用数据网络已经引起了广泛关注。如何处理网络诱导时延对网络控制系统的影响已经成为了网络控制系统的主要挑战。介绍了网络控制系统的概念,分析了网络控制系统的优缺点,探讨了网络诱导时延的组成、特点以及对网络控制系... 详细信息

在控制网络中使用数据网络已经引起了广泛关注。如何处理网络诱导时延对网络控制系统的影响已经成为了网络控制系统的主要挑战。介绍了网络控制系统的概念,分析了网络控制系统的优缺点,探讨了网络诱导时延的组成、特点以及对网络控制系统的影响并给出了仿真结果,最后提出了未来可能的研究方向。

关键词：网络控制系统网络诱导时延时变时延随机时延

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网络控制系统的最大允许时延界

控制理论与应用 2008年第6期25卷 1128-1130页

作者：郑萌张庆灵宋敏邢双云东北大学系统科学研究所辽宁沈阳110004 沈阳建筑大学理学院辽宁沈阳110168

提出确定多输入多输出网络控制系统的最大允许时延界的新方法.由于网络诱导时延的分布特性,整个多输入多输出网络控制系统实际上是一个多时延系统.利用李雅普诺夫第二方法,得到网络控制系统时延相关渐近稳定性判据.最大允许时延界和输... 详细信息

提出确定多输入多输出网络控制系统的最大允许时延界的新方法.由于网络诱导时延的分布特性,整个多输入多输出网络控制系统实际上是一个多时延系统.利用李雅普诺夫第二方法,得到网络控制系统时延相关渐近稳定性判据.最大允许时延界和输出反馈镇定控制器均可通过求解矩阵不等式(LMI)得到.仿真比较说明了本文结果的正确性和可行性.

关键词：网络控制系统网络诱导时延最大允许时延界稳定性

存在时延和数据包丢失的网络控制系统故障检测

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控制与决策 2011年第6期26卷 933-939页

作者：张捷薄煜明吕明南京理工大学自动化学院南京210094 南京北方信息产业集团有限公司产品研发中心南京211153

考虑一类长时延网络控制系统,在假定其存在控制时延和数据包丢失的基础上对其进行故障检测.首先对系统进行建模,将故障观测器构建成随机时延切换系统模型;然后通过李雅普诺夫稳定性理论,将观测器系统的均方渐近稳定条件归结为一线性矩... 详细信息

考虑一类长时延网络控制系统,在假定其存在控制时延和数据包丢失的基础上对其进行故障检测.首先对系统进行建模,将故障观测器构建成随机时延切换系统模型;然后通过李雅普诺夫稳定性理论,将观测器系统的均方渐近稳定条件归结为一线性矩阵不等式,当系统正常时,若给定的矩阵不等式成立,则该观测器是渐近稳定的,当系统发生故障时,观测器残差能迅速发生跳变,从而检测出故障的发生;最后通过仿真示例验证了所提方法的有效性.

关键词：网络控制系统网络诱导时延数据包丢失故障检测