网络化控制系统

摘要： 研究了一类具有有限耦合连接的分布式互联系统的结构控制器设计问题。与现有的研究不同,在所考虑的分布式网络控制系统中,耦合通信连接的数目是有上界的,而不是固定不变的。利用李亚普诺夫泛函方法,给出闭环系统指数稳定性的充分条件。然后将这种稀疏约束问题转化为势约束问题,并运用一种放松方法来解决这一非线性问题。上述方法不同于传统的将非线性规划方法转化为线性规划方法的思想,而是通过扩展可行域来提供更多的自由度。最后通过一个互联发电系统的例子来验证所提控制方法的可行性和有效性。

摘要： 碳纤维作为一种基础性原材料被广泛应用于航空航天、新能源汽车等高尖端领域。为实现CANbus网络环境下碳纤维角联织机的经纱恒张力控制,提升碳纤维织物性能,提出了一种H_(∞)网络化经纱张力控制策略。首先,进行了织机分区域的动力学分析,深入研究了基于Kelvin模型的经纱张力动态模型建立;其次,在建立双向通道数据丢包和网络时延依赖的网络化模型基础上,给出了闭环系统均方指数稳定及H_(∞)稳定的充分条件,并用Lyapunov泛函、锥补线性化迭代(cone complementary linearisation, CCL)算法,给出了带有观测器的最优H_(∞)控制器的设计步骤;最终,仿真表明所提出的控制器可有效地提高经纱张力控制系统对网络因素及开口扰动的鲁棒性。

摘要： 本文研究了内联两时间尺度系统的事件触发控制一致性问题。在事件触发控制闭环系统的一致性研究中利用了奇异摄动理论。基于内联拓扑的性质,奇异摄动多智能体的一致性问题转化为了另一个解耦系统的镇定性问题。基于系统状态的积分信号和外部辅助动态设计了新的事件触发条件。给出了使得闭环奇异摄动多智能体一致性的控制增益与事件触发条件中参数的判据,同时闭环系统中排除了芝诺行为。最后通过数值实例验证了理论的有效性与可行性。

摘要： 针对具有多个子系统的网络化控制系统,研究了数据注入攻击的策略优化问题。针对该混合策略非凸优化问题,提出基于演员-评论家(actor-critic)框架的混合策略深度强化学习算法,该算法的Actor网络用于求解虚假数据注入攻击的连续部分,即篡改数据值的计算;Critic网络除了评估动作值外,还用来求解攻击的离散部分,即攻击位置的选择。在此基础上,给出相应的网络参数更新规则和训练流程,得到虚假数据注入攻击的优化策略,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。

摘要： 本文研究了DoS攻击下网络化控制系统记忆型事件触发预测补偿控制问题.首先,由于网络带宽资源有限和系统状态不完全可观测性,引入了记忆型事件触发函数,为观测器提供离散事件触发传输方案.然后,分析了网络传输通道上发生的DoS攻击.结合上述记忆型事件触发方案,在控制节点设计一类新颖的预测控制算法,节省网络带宽资源并主动补偿DoS攻击.同时,建立了基于观测器的记忆型事件触发预测控制的闭环系统,并且分析稳定性.通过线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov稳定性理论,建立了控制器、观测器和记忆型事件触发矩阵的联合设计方案,并验证了该方案的可行性.仿真结果表明,该方案结合记忆型事件触发机制可以有效补偿DoS攻击,节约网络带宽资源.

摘要： 本文针对网络化非线性控制系统设计了基于自适应事件触发方案满足H∞性能的模糊滤波器.第一,提出新的自适应事件触发方案来决定数据包是否需要传输到通信网络中,从而提高网络资源利用率;第二,运用模糊线积分的方法,构建模糊李雅普诺夫泛函,避免求解隶属函数的时间微分;第三,利用Wirtinger不等式及倒凸引理结合的技术,得到滤波误差系统满足H∞性能的充分条件;第四,将滤波误差系统建模为时滞系统,在此框架下,实现自适应事件触发参数与滤波参数共同设计.最后,通过两个数值例子验证本文所提方法的有效性.

摘要： 数据包丢失可大大降低网络化控制系统(NCS)的性能,增加通信系统可靠性的一个办法是重发丢失的数据包.显然,这样的重发会消耗时间,从而需要增加采样时间,但增加采样时间一般会降低控制系统的性能.本文说明了到达概率和采样时间与通信协议和每个采样区间内发送次数之间的依赖关系.因而,在设计和分析网络化控制系统时,应该考虑到通信系统及其参数的选择.

摘要： 针对一类存在访问约束和时变时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制器的设计问题.考虑到介质访问约束服从Markov分布和时变时延的上界小于一个采样周期的情况,将网络化控制系统建模为一类具有不确定性的离散时间Markov跳变系统.根据Lyapunov稳定性理论与状态增广方法,给出了闭环网络化控制系统渐近稳定的充分条件,并设计了动态输出反馈控制器,使得闭环系统渐近稳定.最后通过仿真验证了所提方法的有效性.

摘要： 针对一类具有介质访问约束和信号量化的网络化控制系统动态输出反馈控制问题,考虑介质访问约束和信号量化的影响,提出一种具有介质访问约束的网络化控制系统控制策略.采用对数量化器对控制输出信号进行量化,将信号量化误差处理为扇形有界的不确定性,并根据通信介质随机访问机制将系统建模为离散时间马尔可夫跳变系统;借助李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术推导出系统稳定的充分条件,在此基础上设计动态输出反馈控制器,使网络化系统渐近稳定;最后,通过仿真算例对文中所提策略的正确性和有效性进行验证.结果表明,文中设计的控制器可使系统快速达到稳定状态,且具有良好的动态性能.

摘要： 针对当前病死畜禽尸骸等有机废弃物处理中存在的远程网络化管理与控制水平低等问题,本文为基于高温生物发酵处理方法的无害化处理机械装备设计了网络化控制系统.采用锤击功能的组合式破碎刀具快速粉碎牛、羊、猪等大型病死畜禽尸骸,通过搭建两层分布式网络架构,实现远程监控和在线故障诊断等功能.以三菱FX3GE可编程控制器及智能仪表为核心设计了全自动数字化控制系统硬件方案,给出编程软件组态配置方法,并根据工艺要求设计了无害化处理自动控制算法流程及数据采集通信算法,最后将该系统产业化应用于FCW系列机型.实践应用表明,该控制系统性能稳定,自动化和网络信息化水平高,产出的有机肥原料环保无公害,具有广阔的产业化推广应用前景.

摘要： 介绍了“基于现场总线的网络化控制系统设计”实验课程的主要教授的内容, 本课程应用控制网络进行系统互连集成实验，掌握网络化控制系统设计方法，培养运用网络化控制理论进行控制系统设计和实验能力，重点对网络的实时性进行分析。该实验以磁悬浮和伺服电机典型系统为研究对象，实现远程数据采集与控制。具体内容包括:针对选定的被控对象，进行相关参数的测量，建立被控对象的网络化系统;设计数字控制器，利用嵌入式平台实现所设计的数字控制器，满足位置回路设计要求;通过CAN总线将被控对象的状态发送出去，实现网络化控制。通过本课程的综合设计实践环节，使学生掌握网络化控制系统的实验手段，熟悉所从事学科专业研究方向的基本实验方法和技能，通过开展面向典型控制对象和解决典型问题专题实验的方式，以加强和深化研究生对现代控制理论、智能控制、自动检测等的基本概念和基本原理的理解。为今后从事控制系统的分析和设计打下坚实的实践基础。

摘要： 网络化控制系统中,瞬时故障因其多发性、难以预见性等正成为系统安全运行的主要威胁.本文针对瞬时故障难以定位和基于枚举进行检测的问题,提出了基于瞬时故障传播分析进行多重设置进行故障检测的方法,建立了系统全面知识模型进行故障传播分析,设计了多层次的故障检测机制.仿真结果表明,基于传播分析进行故障检测具有良好的效果.

摘要： 随着Internet技术的持续发展,控制系统与网络通信系统的集成已成为控制网络技术的一个热点,为此提出了网络化控制系统(NCS).在传统的控制系统中加入网络作为通信媒介,使系统的性能有了大的改观,但同时也不可避免地带来一些问题.这些问题的存在,不仅会降低系统的控制性能,而且还能引起系统的不稳定.文章分析了网络化控制系统所涉及的网络诱导时延网络诱导时延，通信约束，数据包丢失，信息调度等问题,并对未来发展推广应用成熟的先进技术，研究和发展智能网络控制系统，研究和发展计算机网络控制技术等趋势作了展望.

摘要： 研究了具有传输抖动的令牌型网络化控制系统的优化调度问题.根据令牌型网络化控制系统的特点及有抖动可行调度问题的特性,在有效扩大搜索可行解域的基础上,提出基于分布估计算法的网络化控制系统抖动优化调度算法.在满足控制系统动态性能和网络可调度性条件下,建立基于分布估计算法的优化模型,通过优化选取各控制闭环的采样周期和初相,在兼顾周期抖动对控制闭环动态性能影响的同时合理地分配带宽资源.仿真结果表明所提算法可有效降低系统传输抖动,改善令牌型网络化控制系统的调度性能.

摘要： 网络化控制系统中不可避免的网络诱导时延使传统的控制器很难达到较好的控制效果,针对具有随机时延和白噪声扰动的网络化控制系统,提出一种新型的控制方案：基于自抗扰控制器(ADRC)的网络化控制系统，该方案具有不依赖被控对象的精确数学模型、模型简单、收敛速度快和精度高等特点。仿真结果表明,自抗扰控制器响应速度快、控制输出稳定、抗干扰能力强和鲁棒性好,较传统数字PID控制器具有更好的动、静态特性。

摘要： 本文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.

摘要： 针对网络化控制系统单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性,在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上,提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制,并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型;考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响,基于Lyapunov稳定性理论与相关技术,给出网络通信触发权矩阵与广义H2/H∞指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例,验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下,更多地节约网络通信资源,触发参数的选择也与系统性能有对应关系,为工程中选取相关参数提供便利.

摘要： 由于短波通信具有特殊的优越性,已被广泛应用于政府、军事、外交等特殊领域.短波通信系统的效果,除了天线的带宽、增益、驻波比,其指向也是重要的因素.为了能够远程精确控制短波天线的方向性,本文利用网络化控制理论设计一种基于B/S构架的新型控制平台.该平台利用先进的微软可视化开发工具结合大型数据库(Oracle)用C#编程语言开发而成,采用了ASP.NET、AJAX等先进技术,不仅提高了平台性能,而且使界面友好度得到了增强,很好满足了用户通过远程控制天线的需求.

摘要： 本文研究了具有量化及随机丢包的网络化控制系统的故障检测问题。通过用观测为基础的故障检测滤波器作为残差产生机制，将故障检测滤波器的设计问题转化为H∞模型匹配的问题，同时将量化引入的误差转化成模型不确定性问题。利用李亚普诺夫函数方法，可得到观测误差系统的指数均方稳定性及相对残差的H∞扰动水平，通过解线性矩阵不等式可以得到相应问题的解。仿真结果显示了所提出方法的有效性。

摘要： 本文主要研究了基于网络的多个子系统，在网络存在介质访问约束以及不确定延时条件下的同时稳定问题。通过运用分段的Lyapunov函数以及平均驻留时间技术，给出了使得所有子系统同时稳定及可调度的线性矩阵不等式条件。同时，给出了反馈控制与调度策略的协同设计过程。仿真实验验证了算法的正确性及有效性。

摘要： 本发明公开了一种网络化多机器人系统双向编队追踪控制方法，属于控制技术领域，包括以下步骤：S1：建立具有合作竞争结构的网络化通信拓扑；S2：搭建拉格朗日型机器人模型；S3：确定分布式编队的形成控制协议；S4：添加并设置虚拟引导者；S5：设定虚拟引导者的轨迹方程；S6：确定分布式编队的追踪控制协议；S7：根据步骤S5所述虚拟引导者的系统方程，将追踪控制协议输送至执行模块，实现编队追踪控制，使得多机器人在编队空间位置的限制下进行追踪任务协同。

摘要： 一种基于自抗扰控制器的网络化多轴运动控制系统的迭代学习轮廓误差控制方法，该方法首先将时变时延引起的系统不确定动态处理为系统的总和扰动的一部分，并将系统的总和扰动扩张成新的变量，建立网络化单轴伺服控制系统的增广模型；其次，设计扩张状态观测器对增广系统的状态进行估计，进而采用基于扩张状态观测器的线性自抗扰控制器实现对单轴轨迹跟踪控制；然后，计算出当前时刻系统的轮廓误差模型，根据得到的轮廓误差，设计基于迭代学习控制算法的轮廓误差补偿控制器，实现对系统轮廓高精度跟踪控制。本发明具有良好的单轴轨迹跟踪控制性能，以及对系统模型不确定性的良好抗扰动能力，实现对系统轮廓高精度跟踪控制。

摘要： 本实用新型公开了一种基于信息化、网络化和智能化电力控制系统，涉及变电站技术领域，包括变电站层、间隔层和过程层，所述变电站层包括系统服务器兼操作台一、系统服务器兼操作二、工作站一、工作站二、监视终端、信息管理终端和联动服务器。该基于信息化、网络化和智能化电力控制系统，采用集中组屏方式，将高低压开关设备、配电变压器和配电装置按要求配备保护监控装置，集中安装在保护屏上，保护屏配备电脑完成人机交互，同时具备通讯系统与区域调度中心连接，对站内设备进行远方的集中控制与监控，实现远程监控，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能。

摘要： 本发明属于电动汽车网络化控制技术及系统领域，具体为电动汽车网络化控制系统鲁棒预测控制装置及其控制方法。该装置包括输入模块、决策模块、输出模块，三者协同工作，可实现电动汽车网络化系统的高性能预测控制。本发明作为一种电动汽车网络化控制系统控制装置，可充分补偿网络时滞对系统控制性能的不良影响，提高以低延时为主要特征的车辆预测控制装置实时性能，增强电动汽车网络化控制系统鲁棒性，确保车辆控制稳定性，为设计高性能车辆控制器以及提升车辆运行安全提供技术方法支持。

摘要： 本发明公开了一种基于神经网络预测的网络化控制系统故障检测方法，包括构建RBF神经网络系统、构建系统故障检测函数、系统稳定性判定运算及构建系统故障判定运算函数等四步。本发明系统构成及计算过程简单，计算效率及运行精度具相对较高，通过采用改进的RBF神经网络的预测控制器有效预测出系统输出数据信息，从而有效抵消丢包给系统带来的不良影响，并在对得到的预测输出值采用反馈校正进行修正的基础上通过调整学习效率来使误差变小、训练次数降低，从而得到更好的收敛性和更快的预测速度。同时，当系统发生故障时，能够根据所设计的故障观测器及判定准则快速检测出故障的发生。

摘要： 本发明涉及一种网络化控制系统，包括资源受限设备(102)和分配的代理设备(104)。资源受限设备(102)包括用于将关于资源受限设备的设备状态的变化的变化通知消息提供给分配的代理设备(104)的设备逻辑(122)，其中资源受限设备(102)的每个设备状态由对应的状态变量定义，并且其中变化通知消息包括对应于资源受限设备(102)的实际设备状态的状态变量。分配的代理设备(104)包括：用于从分配的资源受限设备(102)接收变化通知消息的装置(142)，其中该变化通知消息包括定义了该资源受限设备的实际设备状态的状态变量；和用于根据网络化控制系统的控制应用(162)的需要在网络化控制系统内分发状态变量变化通知的装置(144)，该状态变量变化通知包括定义资源受限设备的实际设备状态的状态变量。

摘要： 本发明提供一种网络化控制系统数据驱动控制方法及其控制器，其中，本方案可实现在系统模型未知的情况下，无需系统辨识，利用系统数据设计控制器参数，保证系统稳定运行，具有普适性；其次，本方案采用了基于周期采样的动态事件触发传输策略，与传统的时间触发与事件触发策略相比，能在保证系统稳定特性的情况下，减少网络中数据的传输，节约通信资源；最后，本方案所实现的数据驱动方法，首次实现了在事件触发策略下的网络化控制系统，仅使用收集到的输入‑状态数据联合设计事件触发参数以及控制器。

摘要： 本发明属于电动汽车网络化控制技术及系统领域，具体为电动汽车网络化控制系统鲁棒预测控制装置及其控制方法。该装置包括输入模块、决策模块、输出模块，三者协同工作，可实现电动汽车网络化系统的高性能预测控制。本发明作为一种电动汽车网络化控制系统控制装置，可充分补偿网络时滞对系统控制性能的不良影响，提高以低延时为主要特征的车辆预测控制装置实时性能，增强电动汽车网络化控制系统鲁棒性，确保车辆控制稳定性，为设计高性能车辆控制器以及提升车辆运行安全提供技术方法支持。

摘要： 本发明公开了一种基于神经网络预测的网络化控制系统故障检测方法，包括构建RBF神经网络系统、构建系统故障检测函数、系统稳定性判定运算及构建系统故障判定运算函数等四步。本发明系统构成及计算过程简单，计算效率及运行精度具相对较高，通过采用改进的RBF神经网络的预测控制器有效预测出系统输出数据信息，从而有效抵消丢包给系统带来的不良影响，并在对得到的预测输出值采用反馈校正进行修正的基础上通过调整学习效率来使误差变小、训练次数降低，从而得到更好的收敛性和更快的预测速度。同时，当系统发生故障时，能够根据所设计的故障观测器及判定准则快速检测出故障的发生。

摘要： 本发明属于自动化控制技术领域，具体地说，是一种网络化控制系统中的事件触发预测控制方法，包括以下步骤：基于状态空间构建网络化控制系统模型；构建事件触发机制以决定是否更新当前的采样数据；从当前实际输出值出发构建卡尔曼滤波器；构建网络化控制系统模型的预测控制方法，根据预测算法进行预测；通过网络化控制系统模型与事件触发机制、卡尔曼滤波器、预测控制方法共同构成闭环系统，得到了系统的Schur稳定；本发明既采用了预测控制方法，又将事件触发机制和卡尔曼滤波器结合在一起，在大大节省控制成本、提高资源利用率、保证网络化控制系统稳定的同时，还解决了系统的时延和噪声干扰问题。