网络控制系统的时延估计和自适应预测控制

提出了基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的网络时延预估网络控制系统（NCS）的自适应预测控制方法．先将网络时延转化为非线性时间序列，再用径向基函数（RBF）作为LS-SVM的核函数，建立NCS的时延预测模型．用通过该模型预测的时延设计自适应控预测制器，补偿和控制NCS的时延．仿真结果表明，该时延预测方法对NCS的随机时变时延有较高的预测精度，根据预测的时延设计的控制器能使系统的输出很好地跟踪期望的输出．     

一种改进型Smith预估补偿控制方案

提出了一种新的大纯滞后过程的控制结构，该结构在Smith预估器中引入微分环节，缩短了响应时间。仿真结果表明在随动情况下，系统能快速地消除干扰的影响，系统的控制效果比传统Smith预估器控制系统有了很大提高。     

具有信号时延的列车网络控制系统的鲁棒控制

针对具有信号时延的列车网络控制系统,研究其鲁棒稳定性问题.把该系统建模为具有线性时滞的系统模型,基于Lyapunov稳定性理论,以Riccati不等式方程的形式给出了具有信号时延的列车网络控制系统时滞独立鲁棒稳定的充分条件,同时设计了鲁棒控制器,结合数值实例给出相应的仿真结果,仿真结果验证了方法的有效性.     

基于径向基神经网络的Internet网络时延模型研究

以Internet为媒介进行控制信息的传送,是远程控制发展的重要趋势,而Internet传输时延的不确定性,使得这样的远程控制信息闭环控制系统难以实现.在实际测量网络时延实际数据的基础上,利用滑动模型和样条原理,采用滑模均值代替滑模的常规输入值,利用径向基神经网络建立了网络时延的模型.仿真结果表明该模型能够反映并预测该测量数据所代表的网络路径之间的时延特性,并能在基于Internet的闭环控制系统的设计中有效地替代实际网络进行研究;而所用的建模方法具有快速、准确的特点,能用于在线学习网络模型并对网络的时延值进行预测,为基于Internet的远程闭环控制提供了新的思路.     

网络控制系统的模糊动态调度算法研究

针对多回路的网络控制系统,本文同时考虑系统误差和误差变化率,设计了一种基于神经网络的模糊动态调度算法.该算法根据系统中各回路的误差和误差变化率,利用神经网络模糊控制的方法实时调整各回路的优先级,从而实现对网络控制系统的调度.最后,利用TrueTime工具箱建立了包含模糊动态调度器的网络控制系统仿真模型,并将其与RM和EDF调度算法进行对比.仿真结果表明,在相同的网络带宽占用条件下,本文所设计的模糊动态调度算法相比于RM和EDF调度算法,产生的网络诱导时延更小,且具有较好的控制性能.     

基于SDN的新型车载网络架构研究

针对传统车载网络(IVN)静态部署存在的网络集中化管理程度不高、交互性以及灵活性不强等问题,设计了新型IVN架构;同时针对新型IVN架构下存在的网络时延问题,建立了低时延优化机制。首先,引入软件定义网络技术并结合IVN本身,设计了包含转发平面、控制平面、应用平面的新型IVN架构;其次,以最小化交换机到控制器的总时延为优化目标,通过采用k-medoids算法为控制器挑选最优位置,降低IVN时延;最后,对该低时延优化机制进行了实验验证,结果表明:该机制能较好地降低IVN总时延,与optimal k-means算法相比,k-medoids算法具有更好的优化性能。     

基于参数自校正AR模型的网络时延估计

针对网络随机时延这一问题,提出了参数自校正AR模型的网络时延估计算法,并对其进行预测.首先兼顾预估精度和算法实时性的原则确定了模型的参数,建立了网络时延的AR模型;在此基础上,通过LMS算法对时延进行在线预测,并根据新的时延值在线调整模型的参数;通过仿真结果验证了该算法具有很好的预测精度和实时性,具有一定的应用价值.     

分布式网络控制系统的输出反馈控制

建立了同时具有前向通道传输时延和反馈通道传输时延的线性分布式网络控制系统的数学模型.用该数学模型将系统变换为具有状态与控制时变时滞的线性时滞系统.基于代数Riccati方程方法,提出了H∞鲁棒输出反馈控制方法,以使系统闭环控制稳定.仿真算例结果表明,在t=2.5 s时,系统状态都达到了0,保证了系统具有较快的零状态响应速度.给出了这类系统的H∞鲁棒输出反馈控制器的综合设计示例.     

基于工业以太网的列车网络控制系统研究

随着列车运行速度提高,新型大容量业务不断出现,带宽已经成为列车网络控制系统的主要瓶颈。根据列车网络控制系统的发展趋势,提出了基于工业以太网的列车网络控制系统,研究了工业以太网传输大容量信息传输过程中网络载荷、以太网时延等关键因素,测试结果表明工业以太网满足列车网络控制系统的带宽和传输要求。     

网络控制系统的TrueTime分析与仿真

网络控制系统是一种集通信网络和控制系统于一体的全分布式、网络化、实时反馈控制系统,基于Matlab的网络控制仿真工具箱TrueTime为网络控制系统的仿真研究提供了简易可行、功能齐全的工具.TrueTime可以对网络时延、网络参数、控制方法、网络调度等多方面进行综合仿真研究,实现控制性能与网络调度同时仿真的要求,使得网络控制系统的仿真研究更为容易.本文介绍了TrueTime工具箱的组成与功能,结合直流电机网络控制系统实例,给出其TrueTime仿真的具体实现,从仿真结果可以看出TrueTime工具箱对网络控制系统的仿真是有效的.     

Research on Network Delays of Networked Control Systems

In networked control systems (NCS), the main problem is time delays induced by communication network, which can deteriorate the performance of the systems, even cause the systems instability. If we know the exact network delays, we can compensate for their effect by modifying the parameters of the controller. Hence how to get the knowledge of these delays in the network is critical. This paper analyzed the different characteristics of network delays from sensor to controller and from controller to actuator and presented the methods of online evaluaticm of these delavs. The experiment shows these methods are valid.     

时滞网络化群体编队控制系统收敛性分析

针对时滞网络化群体的编队控制问题,设计了PD控制器进行控制.群体为双积分系统,群体中的个体之间基于固定的拓扑结构图进行交互作用.个体的反馈控制作用仅仅基于个体与其邻居之间的相对信息,通信拓扑结构图可以为无向和有向图.设计了PD控制器来提高系统的收敛性.通过仿真确定了PD控制器的比例系数、微分系数对系统收敛性的影响,并给出了设计控制器参数的方法.仿真结果表明所设计的PD控制器提高了系统的收敛性.     

Online Delay—Evaluation Control for Networked Control Systems

This paper presented an evaluation approach of time delays for networked control systems (NCS). An improved scheme based on optimal LQG control was designed to achieve desired performance despite the uncertain delays in the system. The experimental results illustrate the effectiveness of the proposed control design and satisfactory performance of the closed-loop system.     

Robust buffer management mechanism in quality of service routers

Active queue management (AQM) is essentially a router buffer management strategy supporting TCP congestion control. Since existing AQM schemes exhibit poor performance and even instability in time delay uncertain networks, a robust buffer management (RBM) mechanism is proposed to guarantee the quality of service (QoS). RBM consists of a Smith predictor and two independent controllers. The Smith predictor is used to compensate for the round trip time (RTT) delay and to restrain its negative influence on network performance. The main feedback controller and the disturbance rejection controller are designed as proportional-integral (PI) controller and proportional (P) controller by internal model control (IMC) and frequency-domain analysis respectively. By simulation experiments in Netwrok-Simulator-2 (NS2), it is demonstrated that RBM can effectively manage the buffer occupation around the target value against time delay and system disturbance. Compared with delay compensation-AQM algorithm (DC-AQM), proportional-integral-derivative (PID) algorithm and random exponential marking (REM) algorithm, the RBM scheme exhibits the superiority in terms of stability, responsiveness and robustness.     

基于拟T-S模糊模型的网络化控制系统稳定性分析

综合考虑网络化控制系统（NCS）出现时延和丢包问题,提出一种基于拟T-S模糊模型.以时延和丢包出现的概率作为隶属度,并根据丢包出现在系统中的不同环节,分别构造相应的系统模型,再利用线性矩阵不等式（LMI）方法证明系统的稳定性,并通过对一个二阶倒立摆系统的数值分析说明方法的可行性,从而为网络化控制系统的分析与设计提供了新方法.     

七种因素对NCS性能的影响

在建立NCS仿真系统的基础上，用TrueTime工具箱，分析了时延、扰动、丢包率、采样周期等不确定性因素以及网络通信模式、调度算法等对NCS性能的影响，实现了对网络控制系统的实时仿真，给出了仿真结果和相关结论，从仿真结果可以看出TrueTime工具箱对网络控制系统的实时仿真的有效性，对深入理解和研究NCS有一定的帮助．     

基于CANopen的能馈式供电系统网络控制研究

对能馈式供电变流器多模块并联拓扑进行分析,提出一种基于CANopen的多模块并联方案．通过对系统原理和CANopen协议分析,发现CANopen网络能很好满足系统安全运行及控制性能要求：根据变流器控制原理选取了系统网络控制量,并设计了基于CANopen的系统运行机制;通过建立系统的网络控制模型,分析了网络时延对系统控制性能影响,然后确定了系统采样周期的理想选取范围;最后,通过仿真和试验证明基于CANopen的多模块并联能馈式供电系统网络控制方案的可行性、稳定性和可靠性．     

斯密斯预估器在非恒定流水力模型流量检测控制系统中的应用

针对非恒定流水力模型流量检测控制系统中被控对象的纯滞后性质,介绍了如何应用Smith预估控制算法,来有效克服纯滞后对控制系统稳定性的影响,提高系统控制的静态和动态品质.     

混合时滞四重边复杂网络的自适应同步及在常规公交调度中的应用

研究了一类混合时滞四重边复杂网络模型,它既包含节点时滞和耦合时滞,又可以拆分成多个性质不同的子网络.基于Lyapunov稳定理论,设计简单的同步控制器,给出网络的全局同步准则.利用网络拆分的思想,建立一个具有4重边双重时滞的城市公交线路网络模型.最后以Lorenz系统为例进行数值模拟,同时分析公交车辆之间的控制强度和时滞时间对公交运营的影响.