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无线网络化控制系统:简要介绍及最新进展
1
作者 刘晚春 李永会 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期1-10,共10页
无线网络化控制系统(WNCS)将无线通信技术与控制系统深度融合,成为物联网(IoT)、工业物联网(IIoT)及触觉互联网(TI)的重要组成部分。系统性地讨论了WNCS的基本架构、关键组成和主要性能指标,并深入分析了应对延迟、数据包丢失和能耗等... 无线网络化控制系统(WNCS)将无线通信技术与控制系统深度融合,成为物联网(IoT)、工业物联网(IIoT)及触觉互联网(TI)的重要组成部分。系统性地讨论了WNCS的基本架构、关键组成和主要性能指标,并深入分析了应对延迟、数据包丢失和能耗等挑战的先进控制算法,包括模型预测控制(MPC)、鲁棒控制、自适应控制及基于事件触发的控制(ETC)。总结了WNCS最新研究进展,如延迟、数据速率和可靠性之间的权衡,带有可变数据包长度的无线反馈控制,无编码数据传输,最优下行-上行调度,实时远程估计与混合自动重传请求(HARQ),空中计算与优化,远程状态估计的稳定性条件,深度学习联合估计-控制-调度。展望了WNCS未来发展方向,如5G、边缘计算和人工智能(AI)技术在WNCS中的应用,包括跨层设计、资源优化和安全性增强。研究旨在提供系统全面的技术指导和设计理念,以推动WNCS在工业自动化、智能基础设施等领域的广泛应用。 展开更多
关键词 无线网络化控制系统 模型预测控制 网络物理系统 工业物联网 无线通信 控制系统
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事件触发机制下的网络化系统非脆弱控制
2
作者 王岩 赵志伟 葛超 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第3期41-47,共7页
针对网络化控制系统存在带宽约束、网络诱导时延、外部干扰和控制器参数摄动等问题,提出一种基于事件触发机制的非脆弱输出反馈控制策略。为降低带宽约束,引入事件触发机制。考虑时延和干扰,建立综合性的网络化系统时滞模型。设计非脆... 针对网络化控制系统存在带宽约束、网络诱导时延、外部干扰和控制器参数摄动等问题,提出一种基于事件触发机制的非脆弱输出反馈控制策略。为降低带宽约束,引入事件触发机制。考虑时延和干扰,建立综合性的网络化系统时滞模型。设计非脆弱控制器消除控制器参数摄动对被控系统的影响。引入一种改进的双边Lyapunov-Krasovskii泛函,推导保证闭环系统H_(∞)稳定性的保守性较低的条件,并求出非脆弱控制器增益。仿真结果表明,提出的控制策略能够有效控制系统性能,并可以节约网络资源。 展开更多
关键词 网络化控制系统 事件触发机制 输出反馈 非脆弱控制
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具有随机时滞的网络化PMSM系统的Η∞控制
3
作者 黄江林 肖伸平 +1 位作者 彭佳俊 张智恒 《现代电子技术》 北大核心 2025年第22期61-66,共6页
针对网络化永磁同步电机(PMSM)控制系统存在随机时滞及负载扰动影响系统控制性能等问题,提出一种随机时滞和负载扰动下的网络化PMSM系统的H∞控制策略。首先,建立了可同时分析具有随机时滞和负载扰动的网络化PMSM系统的模型,并引入矩阵... 针对网络化永磁同步电机(PMSM)控制系统存在随机时滞及负载扰动影响系统控制性能等问题,提出一种随机时滞和负载扰动下的网络化PMSM系统的H∞控制策略。首先,建立了可同时分析具有随机时滞和负载扰动的网络化PMSM系统的模型,并引入矩阵指数将其等效为易于研究的随机增广模型;其次,通过Lyapunov理论导出系统稳定的LMI条件,利用汇合范德蒙矩阵和数学期望对LMI中的耦合矩阵解耦;然后,基于上述条件设计了H∞控制器并给出了H∞性能指标。快速原型控制实验结果表明,H∞控制相比于PI控制能有效地降低网络化PMSM启动和突加负载时的超调,更快地跟踪参考转速,具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 网络化控制系统 随机传输时滞 永磁同步电机 LYAPUNOV理论 LMI H∞控制
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基于固定时间观测器的网络化控制系统事件触发控制
4
作者 么新鹏 栗剑 +3 位作者 孟祥龙 解冬东 阚欣 孟强 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期746-756,共11页
针对带有不确定性的严格反馈的网络化控制系统,提出一种基于固定时间扰动观测器的动态事件触发通信固定时间反步控制方法.首先,提出一种固定时间稳定的扰动观测器以估计系统中的不确定性;然后,设计一种动态事件触发机制来减少系统的通... 针对带有不确定性的严格反馈的网络化控制系统,提出一种基于固定时间扰动观测器的动态事件触发通信固定时间反步控制方法.首先,提出一种固定时间稳定的扰动观测器以估计系统中的不确定性;然后,设计一种动态事件触发机制来减少系统的通信资源浪费,进而通过补偿不确定性的影响,并考虑事件触发机制对系统的影响,在反步控制框架下设计一种无奇点问题的实际固定时间稳定的控制器;最后,通过数值仿真验证所提出控制方法的有效性. 展开更多
关键词 事件触发通信 网络化控制系统 固定时间稳定性 扰动观测器 反步法
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具有介质访问约束的网络化控制系统H∞状态估计 被引量:1
5
作者 祝超群 张磐 王志文 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期212-221,共10页
研究了一类存在介质访问约束和信号量化的网络化控制系统的H∞状态估计问题。首先,考虑到介质访问约束和信号量化的影响,将信号量化误差转化为扇形有界的不确定性,对由于访问约束而未获得网络传输的系统输出采用加权补偿策略,根据网络... 研究了一类存在介质访问约束和信号量化的网络化控制系统的H∞状态估计问题。首先,考虑到介质访问约束和信号量化的影响,将信号量化误差转化为扇形有界的不确定性,对由于访问约束而未获得网络传输的系统输出采用加权补偿策略,根据网络介质的随机访问机制将网络化系统建模为具有不确定性的马尔可夫跳跃系统。然后,在此基础上借助李雅普诺夫稳定性理论和H∞性能约束条件,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法给出状态估计器存在的充分条件,所设计的状态估计器使得估计误差系统渐近稳定且具有给定的H∞性能。最后,通过仿真实例验证了该设计方法的有效性。 展开更多
关键词 网络化控制系统 介质访问约束 信号量化 H∞状态估计
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具有访问约束和数据丢包的网络化系统H_(∞)鲁棒控制
6
作者 祝超群 姚兴启 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期86-93,共8页
针对同时存在访问约束和数据丢包的网络化控制系统,研究了H_(∞)鲁棒控制方法的设计问题.首先,采用Bernoulli随机过程来描述系统的数据丢包过程,并根据介质访问约束的随机访问机制建立了离散时间马尔可夫跳变系统模型;其次,通过Lyapuno... 针对同时存在访问约束和数据丢包的网络化控制系统,研究了H_(∞)鲁棒控制方法的设计问题.首先,采用Bernoulli随机过程来描述系统的数据丢包过程,并根据介质访问约束的随机访问机制建立了离散时间马尔可夫跳变系统模型;其次,通过Lyapunov稳定性理论和LMI技术导出闭环系统随机稳定的充分条件,并设计了相应的H_(∞)鲁棒控制器,使得闭环系统随机稳定并具有给定的H_(∞)性能;最后,通过仿真算例验证了所提控制方案的正确性和有效性. 展开更多
关键词 网络化控制系统 介质访问约束 数据丢包 H_∞鲁棒控制
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基于事件触发的网络化系统输出反馈耗散控制 被引量:1
7
作者 王岩 葛超 +1 位作者 赵志伟 华长春 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期400-405,415,共7页
针对事件触发机制下网络化系统的输出反馈耗散控制问题进行研究。首先,引入事件触发机制来减少有限带宽的影响,节约系统资源;其次,考虑网络化系统中存在的外部干扰,利用输入时滞法建立了基于事件触发机制的时滞系统模型;然后,构造一种... 针对事件触发机制下网络化系统的输出反馈耗散控制问题进行研究。首先,引入事件触发机制来减少有限带宽的影响,节约系统资源;其次,考虑网络化系统中存在的外部干扰,利用输入时滞法建立了基于事件触发机制的时滞系统模型;然后,构造一种时滞相关的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用改进的积分处理方法推导出了保证闭环系统严格耗散性能的充分条件,并采用锥补线性化算法求出输出反馈控制器增益和事件触发参数矩阵;最后,通过数值仿真验证了所提方法的有效性与优越性。 展开更多
关键词 网络化控制系统 事件触发机制 输出反馈 耗散控制
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共享随机丢包信道下多输入系统均方可镇定–调度与控制协同设计
8
作者 邬依林 沈志萍 +2 位作者 赵倩 张谦 张菲菲 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第5期989-998,共10页
借助有限容量信道进行设备间信息交互的网络化系统,其整体性能依赖于控制策略和通信机制.本文基于调度与控制协同设计思想,解决多个输入在共享数量有限的通信信道场景下,所面临的网络化系统反馈控制镇定问题.其中,每个通信信道建模为随... 借助有限容量信道进行设备间信息交互的网络化系统,其整体性能依赖于控制策略和通信机制.本文基于调度与控制协同设计思想,解决多个输入在共享数量有限的通信信道场景下,所面临的网络化系统反馈控制镇定问题.其中,每个通信信道建模为随机丢包模型.首先,根据多控制器系统性质,将多输入系统通过共享信道状态反馈可镇定问题,转化为切换线性系统在一个调度周期内可镇定问题.其次,针对多个输入共享单个随机丢包信道的情况,采用等价转变思想,将闭环系统的稳定性问题转化为易于求解的线性算子的稳定性问题.进一步,根据系统旺纳姆分解技术和系统最优补灵敏度,构造出适当的调度策略和控制器,从而推导出网络化系统可镇定的充分条件,该条件用丢包率与系统不稳定度关系来表示.然后,将上述结论推广到多个输入共享多个随机丢包信道情况.接下来,根据控制不等式理论、线性编码和解码技术,给出均匀调度策略下网络化系统可镇定时丢包率需要满足的条件.最后,通过数值算例和仿真结果,验证了所得结论的合理性. 展开更多
关键词 网络化控制系统 随机丢包 均方可镇定 协同设计 调度
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网络化控制系统带宽配置的一种新策略 被引量:14
9
作者 白涛 吴智铭 杨根科 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期961-967,共7页
根据循环服务网的运行特征和三类数据(周期数据、紧急数据和非紧急数据)的不同实时性要求,分析了不同类型数据的网络稳定性条件,提出动态共享时间窗的带宽配置策略.该策略在满足系统实时性和网络稳定性要求的同时,降低了网络化控制... 根据循环服务网的运行特征和三类数据(周期数据、紧急数据和非紧急数据)的不同实时性要求,分析了不同类型数据的网络稳定性条件,提出动态共享时间窗的带宽配置策略.该策略在满足系统实时性和网络稳定性要求的同时,降低了网络化控制系统对缓冲容量的需求并充分地利用了带宽资源.进一步地,通过仿真实验研究了基本周期内非紧急数据带宽配置策略的选择对系统实时性和网络稳定性的影响,说明当非紧急数据带宽选择合理时,两种非紧急数据带宽配置策略均可保证系统良好的总体性能. 展开更多
关键词 网络化控制系统(ncss) 网络时延 带宽 死限
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含大时滞和噪声的网络化控制系统的最优故障诊断 被引量:14
10
作者 李娟 赵友刚 +2 位作者 于洋 张鹏 高洪伟 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期858-864,共7页
研究含大测量时滞和噪声的网络控制系统(Networked control systems,NCS)的故障诊断问题,提出一种新的基于无时滞转换方法的最优故障诊断器的设计方法.该方法首先构造一个隐含故障状态的增广系统,并利用无时滞转换方法将含有测量时滞的... 研究含大测量时滞和噪声的网络控制系统(Networked control systems,NCS)的故障诊断问题,提出一种新的基于无时滞转换方法的最优故障诊断器的设计方法.该方法首先构造一个隐含故障状态的增广系统,并利用无时滞转换方法将含有测量时滞的网络控制系统转换为无时滞系统.然后给出了故障的可诊断性判据,并利用对偶原理将最优故障诊断器的设计问题转换为状态反馈控制器设计问题.最后,通过构造一种满足二次型性能指标的最优故障诊断器,实现了故障的实时诊断.仿真示例验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 故障诊断 网络化控制系统 时滞系统 最优控制 无时滞转换
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基于无记忆降阶观测器的网络化控制系统故障检测方法(英文) 被引量:24
11
作者 郑英 方华京 +1 位作者 王华 谢林柏 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期559-566,共8页
网络化控制系统 (NetworkedControlSystem ,简称NCS)研究的是如何通过网络实现闭环控制 ,是涉及控制科学和计算机网络等多个学科知识的跨学科研究领域 .本文将网络化控制系统视为带有时延的采样控制系统 ,构造了一个无记忆的降阶状态观... 网络化控制系统 (NetworkedControlSystem ,简称NCS)研究的是如何通过网络实现闭环控制 ,是涉及控制科学和计算机网络等多个学科知识的跨学科研究领域 .本文将网络化控制系统视为带有时延的采样控制系统 ,构造了一个无记忆的降阶状态观测器 ,通过比较观测器输出和系统实际输出来产生残差 ,从而对网络化系统的控制故障进行了检测 . 展开更多
关键词 故障检测 网络化控制系统 网络时延 降阶观测器 采样控制系统
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网络化控制系统故障检测技术的最新进展 被引量:23
12
作者 王永强 叶昊 王桂增 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期400-409,共10页
伴随着控制系统的日益复杂化以及网络技术的飞速发展,网络化控制系统受到了人们越来越多的关注.而作为提高系统安全性和可靠性的一项重要技术,故障检测逐渐成为控制领域的研究热点之一.本文针对网络化控制系统中存在的各种典型问题,综... 伴随着控制系统的日益复杂化以及网络技术的飞速发展,网络化控制系统受到了人们越来越多的关注.而作为提高系统安全性和可靠性的一项重要技术,故障检测逐渐成为控制领域的研究热点之一.本文针对网络化控制系统中存在的各种典型问题,综述了相应故障检测技术的最新进展。 展开更多
关键词 故障检测 网络化控制系统 时延 丢包 传输受限
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网络化的控制系统 被引量:24
13
作者 白涛 吴智铭 杨根科 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期584-590,共7页
通过比较的方式研究了网络化控制系统的特点、网络因素与控制系统性能间的关系,分类介绍了当前网络化控制系统的研究方法、分析角度及策略,最后在评述当前研究现状的基础上,提出了以兼顾控制性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)为目标的... 通过比较的方式研究了网络化控制系统的特点、网络因素与控制系统性能间的关系,分类介绍了当前网络化控制系统的研究方法、分析角度及策略,最后在评述当前研究现状的基础上,提出了以兼顾控制性能质量(QoP)和网络服务质量(QoS)为目标的网络化控制系统综合性能优化的新的研究观点. 展开更多
关键词 网络化控制系统 性能优化 时延 控制性能质量(QoP) 服务质量(QoS)
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不确定网络化控制系统的鲁棒容错控制 被引量:25
14
作者 郑英 方华京 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期804-807,共4页
提出了网络化控制系统(NCS)的一种建模方法.该方法采用时延估计法和在线取得时延法来获取时变时延,不仅解决了采样时差和时变时延难以估计的难点,而且大大简化了NCS的建模过程.针对NCS中传感器和执行器的失效问题,利用Lyapunov法给出了... 提出了网络化控制系统(NCS)的一种建模方法.该方法采用时延估计法和在线取得时延法来获取时变时延,不仅解决了采样时差和时变时延难以估计的难点,而且大大简化了NCS的建模过程.针对NCS中传感器和执行器的失效问题,利用Lyapunov法给出了一种新的鲁棒容错控制算法.运用该算法设计的控制器可使系统在网络时延、故障和建模误差的共同干扰下依然稳定运行,而且该算法接近于普通的状态反馈设计,便于工程实现.实验结果表明,算法能使系统在传感器失效和建模误差的作用下保持鲁棒稳定性. 展开更多
关键词 网络化控制系统 鲁棒容错控制 时延 状态反馈
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基于观测器的网络化控制系统故障诊断方法 被引量:13
15
作者 郑英 胡修林 +1 位作者 方华京 王辉 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期1069-1072,共4页
在网络中,由于信息的碰撞、重发而产生的网络延迟对控制系统本身带来了负面影响。针对网络化控制系统(networkedcontrolsystem,NCS)的随机延时,在事件驱动的执行器结点设置计时器和接收缓存区,在线获得了延时数据,建立了NCS的数学模型... 在网络中,由于信息的碰撞、重发而产生的网络延迟对控制系统本身带来了负面影响。针对网络化控制系统(networkedcontrolsystem,NCS)的随机延时,在事件驱动的执行器结点设置计时器和接收缓存区,在线获得了延时数据,建立了NCS的数学模型。通过增广模型法和等同输入法构建了两种观测器,从而产生残差,对网络化系统的控制故障进行了诊断,并提供了仿真结果。 展开更多
关键词 故障诊断 网络化控制系统 网络延时 观测器
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网络化系统及其建模、分析、控制与优化 被引量:14
16
作者 戴冠中 郑应平 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第S1期60-65,共6页
讨论网络环境下的复杂系统——网络化系统的特点及其研究内容 ,包括理论、方法与工具研究、中间件与应用软件研究、系统研究、应用研究和安全研究 ,着重讨论网络化系统的建模、分析、控制与优化问题 .
关键词 网络化系统 复杂系统控制理论 建模 分析 控制 优化
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带有输出传输时延的网络化控制系统基于观测器的FDI设计(英文) 被引量:8
17
作者 郑英 方华京 +1 位作者 王华 李力 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期653-656,663,共5页
将网络控制系统 (NCS)看成一个具有输出时延的采样控制系统 ,并建立了其数学模型 .接着构造了一个故障观测器 ,产生了系统故障的指示器残差 .然后在此基础上介绍了一种故障检测和分离 (FDI)的方法 ,总结了FDI观测器的设计算法 .最后 ,... 将网络控制系统 (NCS)看成一个具有输出时延的采样控制系统 ,并建立了其数学模型 .接着构造了一个故障观测器 ,产生了系统故障的指示器残差 .然后在此基础上介绍了一种故障检测和分离 (FDI)的方法 ,总结了FDI观测器的设计算法 .最后 ,一个实例证明了此方法的可行性 . 展开更多
关键词 网络化控制系统 观测器 数学模型 FDI 设计 时延 故障检测 故障分离
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网络化作战指挥控制系统软件体系结构研究 被引量:6
18
作者 王刚 岳韶华 +2 位作者 李延磊 付强 余晓东 《现代防御技术》 北大核心 2013年第2期12-18,34,共8页
指挥控制系统是分布式网络化作战系统的核心环节和重要支撑。系统分析了指挥控制系统的网络化作战需求和软件功能需求;在此基础上,以网络化作战需求为牵引,针对网络化作战指控系统软件体系结构中指控节点、软件层次、面向服务、通信协... 指挥控制系统是分布式网络化作战系统的核心环节和重要支撑。系统分析了指挥控制系统的网络化作战需求和软件功能需求;在此基础上,以网络化作战需求为牵引,针对网络化作战指控系统软件体系结构中指控节点、软件层次、面向服务、通信协议的分析与设计等若干关键问题进行了探讨。对于网络化作战指控软件的设计与开发具有重要的指导作用。 展开更多
关键词 网络化作战 指挥控制系统 作战需求 结构
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网络化控制系统的故障诊断 被引量:6
19
作者 方华京 方翌炜 杨方 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第12期1858-1862,共5页
网络化控制系统与传统结构的控制系统相比具有许多优点,但经网络传输的控制信号所带来的随机时延、丢包、异步等问题会影响闭环控制系统的性能,因此需要发展可在网络环境工作的系统的控制理论和技术。故障诊断与容错控制对于控制工程实... 网络化控制系统与传统结构的控制系统相比具有许多优点,但经网络传输的控制信号所带来的随机时延、丢包、异步等问题会影响闭环控制系统的性能,因此需要发展可在网络环境工作的系统的控制理论和技术。故障诊断与容错控制对于控制工程实践特别是对安全性有严格要求的控制系统是十分重要的。近年来,我们较为系统地开展了网络化控制系统故障诊断与容错控制的研究工作从而可对故障诊断的主要研究结果进行概述。 展开更多
关键词 网络化控制系统 故障诊断 时延系统
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网络化控制系统的研究综述 被引量:12
20
作者 傅磊 戴冠中 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第25期221-225,共5页
通过实时数据通信网络形成闭环回路的控制系统称为网络化控制系统。文章系统地阐述了网络化控制系统的产生、发展及典型系统。通过当前的研究现状分析了网络化控制系统的结构及特性,特别是延迟特性。从不同的应用角度着重讨论了网络化... 通过实时数据通信网络形成闭环回路的控制系统称为网络化控制系统。文章系统地阐述了网络化控制系统的产生、发展及典型系统。通过当前的研究现状分析了网络化控制系统的结构及特性,特别是延迟特性。从不同的应用角度着重讨论了网络化控制系统的控制方法。最后指出了进一步的研究问题。 展开更多
关键词 网络化控制系统 延迟特性 建模 分析 控制
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