一类具有随机时变通信时滞的遥操作系统同步控制

针对无人机地面遥操作中存在的通信延时、丢包等实际情况,研究了一类具有随机时变通信时滞的遥操作系统的同步控制问题.建立了这种具有通信时滞的主、从遥操作系统的控制模型;采用基于Markov跳变模态参数的时变时滞函数来刻画遥控通信网络中的时滞,在随机系统框架下,通过均方意义下的稳定性分析,求解系统的同步控制问题.利用一个微小型四旋翼无人飞行器半物理仿真平台对本文方法进行验证,初步仿真结果表明,通过反馈线性化分别设计控制器,可以保证主、从端运动轨迹的有界性.     

考虑模型不确定性和时延的静止无功补偿器自适应滑膜控制器设计

静止无功补偿器(static var compensator,SVC)不仅可以为电力系统提供无功支撑、稳定电压,其附加控制还可以有效提高系统暂态稳定性,但SVC模型参数的不确定性以及广域测量信号时延等外部干扰给附加控制器的设计带来很大的难度.提出了一种基于自适应滑模变结构理论的SVC鲁棒控制器设计方法,所设计控制器能有效提高系统暂态稳定性,并且其对于模型不确定性以及时延有较好的鲁棒性.首先根据区域惯量中心的运动方程建立了包含SVC的电力系统模型;然后将滑模变结构理论应用于电力系统模型中,求得SVC附加控制律,并通过自适应律优化控制器参数;最后通过四机两区域系统以及IEEE9节点系统对SVC控制器效果进行了仿真验证.结果表明,SVC自适应滑模控制器可以有效提升系统暂态稳定性,并且其性能优于传统的线性控制方法.     

基于波变量补偿的阻抗匹配时延双边遥操作

通信时延是遥操作系统中固有的问题,它会严重影响遥操作的性能,降低系统的稳定性和跟踪性。基于无源理论的波变量法可以保证遥操作系统在任意时延下稳定,是解决时延问题的一个重要方法。然而,波变量法带来的波反射会阻扰有用信号的传输,降低了主从端信号的跟踪性,严重时甚至会导致整个系统振荡。针对这一问题,提出了一种基于波变量补偿的阻抗匹配双边遥操作系统结构,旨在减少波反射,提高操作者的临场感和系统的跟踪性。通过仿真实验,结果表明所提方法能够保证固定时延条件下遥操作系统的稳定性,并具有较好的跟踪性。     

多源激励下双层隔振浮筏系统的线谱混沌化

采用混沌化技术可以重构水下航行器的水声线谱特征,改善隐声性能.基于这一特殊应用背景,研究了多源激励下双层隔振浮筏系统的非线性时延反馈混沌化问题.在二维简化浮筏系统模型的基础上,完整地呈现了非线性时延反馈控制的线谱混沌化方法,为隔振浮筏的线谱混沌化设计提供了标准流程.仿真结果表明了该方法的可行性,探讨了多源激励条件下控制增益、时延和反馈频率等控制参数对系统混沌化效果的影响,并与单源激励进行了对比分析.     

基于马尔科夫链蒙特卡罗的时延估计算法

针对无源雷达中时延估计辐射源信号未知的情况,构建了一种新的时延最大似然估计模型.根据模型特点利用快速傅里叶变换(FFT)的计算方法实现时延估计.为了提高估计的精度,采用马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)抽样的方法估计时延值.该方法不需峰值检测,可直接给出时延估计结果.并推导了该模型下的时延估计的克拉美罗界(CRLB).仿真实验表明,MCMC算法可适用于窄带和宽带信号的时延估计;在样本相同的条件下,MCMC算法估计精度高于重要性采样(IS)算法和基于峰值检测的ML算法,计算复杂度低于IS算法,且MCMC算法可直接估计采样间隔非整数倍的时延.     

实时数据驱动的交会对接仿真平台设计与实现

航天器地面综合测试时,为了在测试数据显示基础上,动态展示航天器交会对接过程,验证交会对接飞行方案的正确性,为航天员手控交会对接训练提供支持,设计航天器交会对接仿真系统,给出交会对接仿真平台设计架构。通过对航天器建模、虚拟场景装配、模型驱动方法、阳照区/阴影区绘制、姿态和星下点轨迹计算方法研究,开发实现航天器交会对接仿真平台。平台由实时测试数据驱动,在航天器地面静态测试下,可以实时显示航天器三维飞行状态及星下点轨迹。目前,仿真平台已经应用于航天器地面综合测试过程中,同时,平台可以扩展支持航天器在轨飞行动态展示,丰富了航天器测试和监视手段,具有较高工程应用价值。     

Pattern时延差编码四信道水声通信技术研究

本文所研究的是基于Pattern时延差编码（PDS）体制下的水声通信技术.PDS水声编码体制利用Pattern码片出现在码元窗的时延差值进行时延编码,通过码元分割,有效的降低了水声信道的多途干扰;通过频率分割划分四个通信信道,增加通信速率至1000bit/s.在接收端利用带通滤波器来实现通信信道分割,每个信道再应用拷贝相关器实现码元分割并估计出时延差值,完成译码.仿真实验表明,该系统适合于大量不同水声信道高可靠性工作,为水声通信网络化打下坚实基础.     

水下航行器网络控制系统仿真

传统控制系统的设计方法中忽略了通信网络中的时延和数据包丢失等问题,仅通过传统方法设计的控制器来降低其对控制系统产生的不利影响,严重影响了系统的稳定性。对于水下航行器等对系统性能要求较高的水下控制平台,突破传统使其在网络环境下能够稳定运行显得尤为重要。在此背景下,提出了网络控制系统的设计方案,以水下航行器为控制平台,进行系统建模,设计反馈控制器,使用MATLAB仿真工具TrueTime,研究分析了网络体系结构下时延和丢包对传统控制系统动静态性能的影响。仿真结果表明该设计方法优化了系统性能,为系统在发生网络诱导时延和数据包丢失时能够稳定运行,提供了可靠的参考依据。该设计结果具有普适性,也可以用于导弹、坦克等航行器。     

带时延与丢包的网络化多智能体系统控制器设计

网络时延与数据丢包极大地降低了网络化多智能体系统的控制性能,甚至会破坏稳定性.考虑存在网络时延与数据丢包的网络化多智能体系统,提出了一种基于时延与丢包补偿机制的预测控制器设计方法,来主动地消除网络时延与数据丢包的影响.通过对网络化多智能体预测控制系统的分析,给出了能够保证系统稳定性与一致性的控制器设计步骤.最后的仿真实例表明了该方法的有效性.     

统一混沌系统的时延模糊控制

在将统一混沌系统表达为T-S模型的基础上, 利用泛函微分方程的Lyapunov-Krasovskii稳定性理论和线性矩阵不等式(LMIs)方法,设计出一个新的带时延状态反馈模糊控制器.仿真结果显示,所设计的控制器能有效地控制统一混沌系统的混沌时间轨迹到其平衡点,且控制简单可靠.     

Instantaneous optimal method for vibration control of linear sampled-data systems with time delay in control

In an actively controlled system, time delay exists inevitably. Neglecting time delay may cause degradation of control performance or even induce instability to the dynamic system. In this paper, instantaneous optimal control method for vibration control of linear sampled-data systems with time delay in control is investigated. By a peculiar integral transformation, the first order state equation with time delay is transformed into the standard first order state equation, which contains no time delay. Then the optimal controller is designed based on the numerical algorithm of the regular fourth order Runge-Kutta method. Since the obtained controller contains integral term, which is not practical for control implementation, the numerical algorithm for this integral term is investigated too. Since the controller is deduced directly from the time-delay differential equation, the control method presented is prone to guarantee system stability. Thus the presented control method can be applicable to the case of large time delay. The performance of the control method is demonstrated by numerical simulation. Simulation results indicate that this control method is feasible and is an attractive strategy for dealing with the time delay in vibration control systems and is effective in suppressing maximum structural responses. Instability in structural responses may occur if the systems with time delay are controlled using the controller designed in the case of no time delay.     

不确定时滞混沌系统的自适应动态神经网络控制

研究了一类具有不确定时滞的非自治混沌系统的控制问题. 通过结合Lyapunov-Krasovskii函数和Lyapunov函数设计参数可调的不确定时滞补偿器,使得反馈控制输入信号不受时延的影响;同时引入动态结构自适应神经网络,以消除系统的不确定性,其隐层神经元的个数可以随着逼近误差的增大而自适应增加,改善了逼近速度与网络复杂度的关系;最后,用Duffing混沌系统的控制仿真示例表明该方法的有效性. 关键词： 混沌系统 自适应控制 不确定时滞 动态结构神经网络     

OPTIMAL CONTROL METHOD WITH TIME DELAY IN CONTROL

Optimal control method for active vibration control of linear time-delay systems is investigated in this paper. In terms of two cases that time delay is integer and non-integer times of sampling period, motion equation with time delay is transformed as standard discrete forms which contain no time delay by using zero order holder respectively. Discrete quadratic function is used as objective function in design of controller to guarantee good control efficiency on sampling points. In every step of computation of the deduced controller, it contains not only current step of state feedback but also linear combination of some former steps of control. Because the controller is deduced directly from time-delay differential equation, system stability can be guaranteed easily, thus this method is generally applicable to ordinary control systems. The performance of the control method proposed and system stability when using this method are all demonstrated by numerical simulation results. Simulation results demonstrate that the presented method is a viable and attractive control strategy for applications to active vibration control. Instability in responses occurs possibly if the systems with time delay are controlled using controller designed in case of no time delay.     

Actuator saturation control of uncertain structures with input time delay

This paper presents a robust saturation control approach for active vibration attenuation of building structures involving parameter uncertainties and input time delay. The parameter uncertainties are described in both polytopic and norm-bounded forms and represent the variations of floor masses, stiffnesses and damping coefficients. The input time delay can be time-varying within a known bound. In terms of the feasibility of certain delay-dependent linear matrix inequalities (LMIs), a state feedback controller can be designed to guarantee the robust stability and performance of the closed-loop system in the presence of parameter uncertainties, actuator saturation, and input time delay. The effectiveness of the proposed approach is investigated by numerical simulations on the vibration control of a three-storey building structure subject to seismic excitation. It is validated that the designed robust saturation controller can effectively suppress the structural vibration and keep the system stability when there are parameter uncertainties and input time delay.     

基于不确定性变时滞分数阶超混沌系统的滑模自适应鲁棒的同步控制

针对一类含有不确定参数的时变时滞系统的同步控制问题,提出了一种滑模自适应鲁棒控制方法.基于Lyapunov稳定性理论和滑模自适应控制方法,设计出滑模自适应鲁棒控制器和参数自适应率.所设计的单一控制器适用于一类分数阶超混沌系统的同步性控制问题,它不仅具有较强的抗噪声能力而且对于时变时滞系统也具有良好的控制能力,因此该控制器具有较好的实用价值.此外,通过在系统的输入量中引入一个补偿量,用以消除系统中所存在的不确定性和外界扰动的影响,从而实现不确定性分数阶超混沌系统的同步,并且将系统的同步误差控制在任意小范围内.最后,对带有外界噪声扰动、系统参数不确定的时变时滞Chen分数阶超混沌系统进行了数值仿真,经过短暂的时间,响应系统与驱动系统同步,进而验证了所提出的控制方法的有效性.     

时滞复Lorenz混沌系统特性及其自时滞同步

自时滞同步是指保持混沌系统结构和参数不变的情况下, 使时滞系统和原系统同步, 从而避免了现实中因为时滞而产生的各种问题. 本文以时滞复Lorenz系统为例, 研究其动态特性及时滞因数的影响, 并提出了一种非线性反馈控制器实现了复Lorenz系统的自时滞混沌同步. 数值仿真结果验证了该控制器的有效性. 该控制器只对部分状态进行控制, 实现了所有状态的同步, 原理简单, 易于工程实现. 关键词： 时滞系统 复混沌系统 自时滞同步 Lyapunov指数     

基于状态观测器的分数阶时滞混沌系统同步研究

研究分数阶时滞混沌系统同步问题,基于状态观测器方法和分数阶系统稳定性理论,设计分数阶时滞混沌系统同步控制器,使得分数阶时滞混沌系统达到同步,同时给出了数学证明过程.该同步控制器采用驱动系统和响应系统的输出变量进行设计,无需驱动系统和响应系统的状态变量,简化了控制器的设计,提高了控制器的实用性.利用Lyapunov稳定性理论和分数阶线性矩阵不等式,研究并给出了同步控制器参数的选择条件.以分数阶时滞Chen混沌系统为例,设计基于状态观测器的同步控制器,实现了分数阶时滞Chen混沌系统同步,并将其应用于保密通信系统中.仿真结果证明了该同步方法的有效性.     

具有时滞状态反馈的随机Van der Pol系统的动力学研究

研究了时滞及时滞反馈控制参数对Van der Pol系统极限环幅值的影响. 运用自适应的平均场近似方法给出了系统的线性化近似及系统参数Lyapunov稳定性的边界条件, 同时给出了Van der Pol系统的关联时间和功率谱密度的数值模拟结果. 通过与平均场近似下的解析结果比较后发现, 数值模拟结果和理论结果符合.进一步讨论了时滞反馈控制参数、噪声强度以及时滞对关联时间和功率谱密度的影响. 关键词： 平均场近似 关联时间 Lyapunov稳定性