多速率网络控制系统是指通过网络形成闭环的反馈控制系统,其中传感器、控制器和执行器节点的采样速率不完全相同。多速率采样是网络化控制系统的自然选择,采用多速率采样可以更充分发挥基于网络进行系统控制的优势。研究多速率网络控制系统的分析与综合,具有重要的理论意义和实际应用价值。本项目首先建立控制器或执行器为事件驱动、同时具有网络诱导时延和数据丢包现象的多速率网络控制系统的动力学模型;其次,研究系统的可控性与可观性,建立相应判定条件;再次,分析系统的闭环稳定性,研究系统的镇定问题,提出可镇定条件和镇定算法;同时,构建系统的仿真平台,验证所得理论结果,初步构成多速率网络控制系统的基本理论框架。该项目研究将为新型多速率复杂网络化工程系统提供理论基础和技术支撑。预计在国际期刊发表论文3-5篇,被SCI和EI检索论文10篇以上。
networked control systems;multi-rate;controllability;observability;stabilizability
在本项目的支持下,我们主要得到以下研究结果(1)提出了多速率网络控制系统和单速率网络控制系统的概念;(2)分别建立了无时延、短时延、长时延、同时具有丢包和短时延的多速率网络控制系统的数学模型,为多速率网络控制系统的控制器设计奠定了基础;(3)得到了多速率网络控制系统能控、能观、可镇定、可检测的充分或必要条件;(4)设计了多速率网络控制系统的随机最优状态反馈控制器和输出反馈控制器;(5)分析了多速率网络控制系统的稳定性;(6)分别设计了具有变采样周期的网络控制系统、具有有限通讯通道的网络控制系统、一类多包传输网络控制系统的H无穷控制器,设计了具有数据包丢失的网络控制系统的H无穷跟踪控制器;(7)设计了一类具有数据包丢失的长时延网络控制系统的控制器;(8)设计了基于变换的有限时间网络控制系统的随机最优状态反馈控制器,所设计的控制器具有最小的维数;(9)设计了时延网络控制系统的输出反馈模型预测控制器;(10)设计了确定性网络控制系统的镇定控制器并分析了确定性网络控制系统的鲁棒性;(11)设计了基于一步预测的网络控制系统的丢包补偿控制器;(12)设计了非一致采样网络控制系统的镇定控制器;(13)设计了基于丢包分离的网络控制系统的量化控制器;(14)分析了具有有限通道和数据漂移的网络控制系统的性能优化问题;(15)设计了离散网络控制系统的故障诊断滤波器;(16)分析了基于主动丢包的网络控制系统的性能优化问题;(17)设计了基于观测器的连续网络控制系统的控制器;(18)设计了有限时间线性离散切换系统的最优控制器;(19)设计了基于H无穷跟踪的一类非线性大系统的分散混合自适应输出反馈模糊控制器;(20)设计了一类非仿射非线性大系统的分散直接自适应输出反馈模糊控制器;(21)设计了一类非线性大系统的分散间接自适应输出反馈模糊控制器;(22)设计一类多输入多输出非线性大系统的鲁棒分散自适应模糊控制器;(23)构建了多速率网络控制系统的仿真平台,初步构成了多速率网络控制系统的基本理论框架。共发表学术论文52篇,10篇论文被SCI收录,38篇论文被EI收录,23篇论文被ISTP收录。申请专利10项,其中已授权1项发明专利和1项实用新型专利。培养并已毕业硕士研究生9名。获得江西省自然科学三等奖1项。