基于时延补偿机理的网络化输出反馈控制器设计

本文考虑前向和反馈通道均存在网络时延的网络化控制系统,提出了一种新的动态输出反馈控制器的设计方法.针对状态可测和不可测两种情况,整个设计过程采用不同的时延补偿机理,来主动地消除网络时延的影响.同时,讨论了闭环网络化控制系统的稳定性.最后的仿真实例表明了该方法的有效性.     

基于飞行器网络控制系统的多速率控制器设计

为了减少网络环境中的时延和数据包丢失对飞行器网络控制器系统的影响,设计了一种具有多速率的保性能控制器设计方法;多速率是指在具有多通道数据传输的系统中,各通道所需控制输入的频率不完全相同;在存在时延和丢包的情况下,利用增广技术对飞行器控制系统在整个循环周期内建立离散模型,此时为了使多速率控制方法更加有效,先基于此模型在控制器输入端构造一个预测器,根据预测器的输出为整个系统设计一个具有多控制速率的动态输出反馈控制器;然后给出并证明保性能控制器的存在条件和求解方法;最后通过某飞行器网络控制系统的数值算例验证了所提方法的有效性。     

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。     

领导-跟随多智能体系统的部分分量一致性

首先给出多智能体系统的部分分量一致性概念,然后探讨有向网络拓扑结构下的一阶非线性领导-跟随多智能体系统的部分分量一致性问题.通过设计合适的牵引控制器,建立相应的误差系统,将多智能体系统的部分分量一致性转化为误差系统的部分变元稳定性,并运用矩阵理论和稳定性理论,导出该多智能体系统实现部分分量一致性的充分条件.数值模拟验证了理论结果的正确性.     

具有不同时延的多智能体系统一致性分析

针对有向加权且存在全局可达点的静态网络拓扑, 考虑了同时具有通信时延和输入时延的一阶、二阶智能体系统的运动一致性问题. 基于广义Nyquist准则与频域控制理论的方法, 分析并得到了网络中所有智能体渐进收敛到一致状态的充分条件. 通过该条件发现一致性的达到只与系统的耦合强度、智能体的输入时延以及各自的连接状态信息有关, 与通信时延无关. 但是, 通信时延的存在却要影响系统的动态特性. 仿真实验结果进一步验证了理论分析所得结论的正确性.     

基于异步采样的多回路网络控制系统的建模与控制

针对异步采样机制下的多回路网络控制系统,研究了系统的建模与控制器设计问题。首先,分析了同步采样机制引起的数据冲突等问题,提出了多传感器异步采样的传输机制。考虑固定的网络传输时延,将多回路网络控制系统建模为一类具有时延的离散线性系统;考虑同步控制要求,设计了基于一致性的控制策略,并利用Lyapunov函数法,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件;应用锥补线性化方法（CCL）,给出了状态反馈控制器设计方法。最后的数值算例验证了上述方法的有效性。     

一种新型的突发汇聚算法研究

分析了现有的突发汇聚算法,同时针对现有汇聚算法的一些特点,提出了一种新型突发包汇聚算法,可以实现在不同网络负载的情况下,根据到达边缘节点的速率同时结合网络的性能(丢包率),动态的调整突发包汇聚的门限值,从而实现了智能组包,克服了原有算法简单,不灵活的缺点.通过仿真结果可以得知,该算法可以明显改善光突发交换网络的丢包率和时延性能,能够很好地支持实时性要求很高的数据业务.     

一种新型的突发汇聚算法研究

分析了现有的突发汇聚算法,同时针对现有汇聚算法的一些特点,提出了一种新型突发包汇聚算法,可以实现在不同网络负载的情况下,根据到达边缘节点的速率同时结合网络的性能（丢包率）,动态的调整突发包汇聚的门限值,从而实现了智能组包,克服了原有算法简单,不灵活的缺点.通过仿真结果可以得知,该算法可以明显改善光突发交换网络的丢包率和时延性能,能够很好地支持实时性要求很高的数据业务.     

智能电网的10G-EPON中基于贝叶斯分类的业务感知机制

随着智能电网的发展及其多种信息业务的涌现,10G-EPON作为业务接入技术日益成为重要支撑;然而业务的多元化对10G-EPON的多业务支撑能力提出了重要挑战.为了适应电力系统中多种不同类型业务的需求,本文对智能电网的信息业务特性进行分析,提出了一种基于贝叶斯分类的10G-EPON业务感知机制;并且根据10G-EPON中OLT与ONU的主从式网络架构特点,提出了业务感知的主从式实现方式.该机制使用贝叶斯网络分析数据包的特征,进而确认待传送业务的类型.在贝叶斯业务分类的基础上,通过OLT和ONU之间的交互决定业务的资源分配和传输策略.为了验证新机制的有效性,分别从时延和丢包率两方面进行系统仿真.仿真结果表明,所提出的基于贝叶斯分类的业务感知机制在时延和丢包率具有显著的优势,能够实现业务与10G-EPON的高效匹配,提高10G-EPON在智能电网应用中多业务的区分支持能力.     

领导-跟随多智能体系统的滞后一致性

近年来,随着应用的需要和技术的发展,多智能体系统的一致性逐渐成为研究热点.在通信网络和工程应用中,由于信号传播的延迟效应,系统中智能体的状态可能表现为滞后一致.本文提出多智能体系统的滞后一致性概念,研究了有向网络环境下一阶领导-跟随多智能体系统的滞后一致性问题.通过设计合适的控制协议,利用矩阵理论和稳定性理论,获得该系统达到滞后一致的充分条件.数值模拟验证了理论结果的正确性.     

Model-based predictive controller design for a class of nonlinear networked systems with communication delays and data loss

This paper discusses the model-based predictive controller design of networked nonlinear systems with communication delay and data loss. Based on the analysis of the closed-loop networked predictive control systems, the model-based networked predictive control strategy can compensate for communication delay and data loss in an active way. The designed model-based predictive controller can also guarantee the stability of the closed-loop networked system. The simulation results demonstrate the feasibility and efficacy of the proposed model-based predictive controller design scheme.     

变时延遥操作交会的Smith模糊控制

针对地面遥操作空间航天器进行交会的情况,研究了变时延条件下遥操作交会逼近段的轨道控制问题.利用根轨迹法分析了时延对遥操作交会控制的影响;通过设计时延缓冲器,将变时延系统转化成了定常时延系统;基于相对轨道动力学方程建立了被控对象的预测模型,利用Smith预测原理设计了定常时延下的多变量Smith预测器,使得控制器与执行器的输入不受时延的影响;同时采用模糊控制方法,以消除模型不确定性等因素的影响;最后,利用半实物仿真系统开展仿真试验,对本文所述方法进行了验证.仿真结果表明,通过采用带时延缓冲器的Smith模糊控制的方法,能有效降低地面遥操作交会过程中变时延以及模型不确定性的影响,提高交会成功率和精度.     

有leader的二阶动态多智能体网络的L2—L∞控制

考虑系统噪声和时滞,利用L₂—L_∞控制理论研究了有leader的二阶定拓扑多智能体系统的协调一致问题.工程应用中控制输出的极大值经常需控制在一定范围内,并且考虑系统对位置变量和速度变量限制的范围不同,分别针对位置和速度的控制输出设计了加权系数;进而建立了多智能体系统的数学模型.对有时滞和无时滞的两种网络拓扑,利用李亚普诺夫函数,分析了多智能体系统在满足L₂—L_∞性 关键词： L₂—L_∞控制')" href="#">L₂—L_∞控制 多智能体系统 一致问题 时滞     

Consensus protocol for multi-agent continuous systems

Based on the algebraic graph theory, the networked multi-agent continuous systems are investigated. Firstly, the digraph （directed graph） represents the topology of a networked system, and then a consensus convergence criterion of system is proposed. Secondly, the issue of stability of multi-agent systems and the consensus convergence problem of information states are all analysed. Furthermore, the consensus equilibrium point of system is proved to be global and asymptotically reach the convex combination of initial states. Finally, two examples are taken to show the effectiveness of the results obtained in this paper.     

Chaos induced in Brushless DC Motor via current time-delayed feedback

Chaos in motor system is beneficial in some niche fields such as industrial mixing processes. In this paper, we investigate the issue of inducing chaos in Brushless DC Motor (BLDCM). Based on the differential-geometry control theory, a nonlinear function of current time-delayed control is derived. Analysis shows that the feedback scheme can induce the BLDCM operating in a stable regime to chaotic state across a large range of domain of control parameters, and if the values of control parameters α and β are set at an appropriate level, the variation of the time delay τ becomes insensitive to the occurrence of chaos, which is available in the compensation with inaccuracy of time-delay control.     

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.