网络控制系统输出反馈控课件

网络控制系统的输出反馈控制

答辩人：纪雯指导教师：杨光红教授Monday,October31,20221网络控制系统的输出反馈控制答辩人：纪雯Sunday论文基本内容：

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望52论文基本内容：绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制网络控制系统的研究背景缺点：布线复杂，成本高，系统可靠性、抗干扰性和灵活性差。传统控制模式优点：可以实现资源共享、远程操作和控制，提高系统诊断力、方便安装与维护，并能有效减少系统的重量和体积、增加系统的灵活性和可靠性。网络控制系统3网络控制系统的研究背景缺点：布线复杂，成本高，系统可靠性、抗网络控制系统的结构与特点执行器n控制器1执行器1网络控制器q传感器1传感器m被控对象系统结构

特点

结构网络化节点智能化控制现场化和功能分散化系统开放化和产品集成化4网络控制系统的结构与特点执行器n控制器1执行器1网网络控制系统的基本问题节点驱动方式

网络诱导时延网络调度单包和多包传输数据包的时序错乱

数据包的丢失时钟同步如何补偿？5网络控制系统的基本问题节点驱动方式如何补偿？5输出反馈控制器的设计前向设计静态输出反馈控制器前向反向设计基于观测器的输出反馈控制器随机设计动态输出反馈控制器6输出反馈控制器的设计前向设计静态输出反馈控制器前向设计基于观

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3

随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望5基于时延切换的NCS静态输出反馈控制7绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2基于观测器基于时延切换的NCS静态输出反馈控制图1

零阶保持器被控对象采样器控制器1时延决策器采样器控制器2控制器L寄存器u(k)x(t)y(t)时间驱动u(t)x(k)y(k)事件驱动Ts丢包执行器传感器8基于时延切换的NCS静态输出反馈控制图1零阶保持器被控对象被控对象：化简得：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制引入函数：9被控对象：化简得：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制引入函则闭环系统为：定理1：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制静态输出反馈控制器：10则闭环系统为：定理1：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制静仿真算例:图2状态轨线图基于时延切换的NCS静态输出反馈控制11仿真算例:图2状态轨线图基于时延切换的NCS静态输出反馈控

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3

随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望5基于观测器的NCS输出反馈控制12绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2基于观测器基于观测器的NCS输出反馈控制图3

基于观测器的动态输出反馈控制器网络被控对象执行器传感器13基于观测器的NCS输出反馈控制图3基于观测器的网基于观测器的NCS输出反馈控制观测器：控制器：

被控对象模型为：

定义估计误差为：

定义增广向量为：

14基于观测器的NCS输出反馈控制观测器：控制器：被控对象基于观测器的NCS输出反馈控制无数据包丢失S–C有数据包丢失C–A有数据包丢失两通道都有数据包丢失闭环控制系统模型：（8）15基于观测器的NCS输出反馈控制无数据包丢失S–C有数据由子系统描述的事件的事件率：

丢包率定义1：对任意给定的初始条件，系统（8）的解满足

则系统（8）是全局指数稳定的。基于观测器的NCS输出反馈控制16由子系统描述的事件的事件率：丢包率定义1：对定理2:基于观测器的NCS输出反馈控制定义2：

对于任意的和任意的，表示区间上的切换次数，如果对于和，有成立，则为平均驻留时间，为

振荡界。17定理2:基于观测器的NCS输出反馈控制定义2：对于任意求解:仿真算例：基于观测器的NCS输出反馈控制18求解:仿真算例：基于观测器的NCS输出反馈控制18特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.3327，选取：

基于观测器的NCS输出反馈控制19特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.332在区间上，，，可以得到和，初始条件为

图4状态轨线图5估计误差轨线基于观测器的NCS输出反馈控制20在区间上，，，

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望5随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制21绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2基于观测器被控对象网络控制器执行器传感器寄存器寄存器图6随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制22被控对象网络控制器执行器传感器寄存被控对象：测量方程：控制器：

随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制闭环系统：

23被控对象：测量方程：控制器：随机时延和丢包的NCS动态输出定义3：

引理1：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制24定义3：引理1：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制24定理3：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制25定理3：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制25定理4：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制问题26定理4：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制问题26仿真算例:最优解：控制器参数：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制27仿真算例:最优解：控制器参数：随机时延和丢包的NCS动态输出改进前：改进后：图7状态轨线仿真结果:随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制28改进前：改进后：图7状态轨线仿真结果:随机时延和丢包的NC改进前：改进后：仿真结果:图8误差轨线随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制29改进前：改进后：仿真结果:图8误差轨线随机时延和丢包的NC

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3

随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望5结论与展望30绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2基于观测器结论与展望

1、前向通道存在时延和丢包2、前向和反向通道存在时延和丢包3、前向和反向通道存在随机时延和丢包结论1、网络控制系统中的跟踪控制2、QoS与QoP（即服务性能和控制性能）之间的优化点3、基于多通信通道共享的网络控制系统展望31结论与展望结论1、网络控制系统中的跟踪控制展望3谢谢32谢谢32网络控制系统的输出反馈控制

答辩人：纪雯指导教师：杨光红教授Monday,October31,202233网络控制系统的输出反馈控制答辩人：纪雯Sunday论文基本内容：

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望534论文基本内容：绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制网络控制系统的研究背景缺点：布线复杂，成本高，系统可靠性、抗干扰性和灵活性差。传统控制模式优点：可以实现资源共享、远程操作和控制，提高系统诊断力、方便安装与维护，并能有效减少系统的重量和体积、增加系统的灵活性和可靠性。网络控制系统35网络控制系统的研究背景缺点：布线复杂，成本高，系统可靠性、抗网络控制系统的结构与特点执行器n控制器1执行器1网络控制器q传感器1传感器m被控对象系统结构

特点

结构网络化节点智能化控制现场化和功能分散化系统开放化和产品集成化36网络控制系统的结构与特点执行器n控制器1执行器1网网络控制系统的基本问题节点驱动方式

网络诱导时延网络调度单包和多包传输数据包的时序错乱

数据包的丢失时钟同步如何补偿？37网络控制系统的基本问题节点驱动方式如何补偿？5输出反馈控制器的设计前向设计静态输出反馈控制器前向反向设计基于观测器的输出反馈控制器随机设计动态输出反馈控制器38输出反馈控制器的设计前向设计静态输出反馈控制器前向设计基于观

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3

随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望5基于时延切换的NCS静态输出反馈控制39绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2基于观测器基于时延切换的NCS静态输出反馈控制图1

零阶保持器被控对象采样器控制器1时延决策器采样器控制器2控制器L寄存器u(k)x(t)y(t)时间驱动u(t)x(k)y(k)事件驱动Ts丢包执行器传感器40基于时延切换的NCS静态输出反馈控制图1零阶保持器被控对象被控对象：化简得：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制引入函数：41被控对象：化简得：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制引入函则闭环系统为：定理1：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制静态输出反馈控制器：42则闭环系统为：定理1：基于时延切换的NCS静态输出反馈控制静仿真算例:图2状态轨线图基于时延切换的NCS静态输出反馈控制43仿真算例:图2状态轨线图基于时延切换的NCS静态输出反馈控

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3

随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望5基于观测器的NCS输出反馈控制44绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2基于观测器基于观测器的NCS输出反馈控制图3

基于观测器的动态输出反馈控制器网络被控对象执行器传感器45基于观测器的NCS输出反馈控制图3基于观测器的网基于观测器的NCS输出反馈控制观测器：控制器：

被控对象模型为：

定义估计误差为：

定义增广向量为：

46基于观测器的NCS输出反馈控制观测器：控制器：被控对象基于观测器的NCS输出反馈控制无数据包丢失S–C有数据包丢失C–A有数据包丢失两通道都有数据包丢失闭环控制系统模型：（8）47基于观测器的NCS输出反馈控制无数据包丢失S–C有数据由子系统描述的事件的事件率：

丢包率定义1：对任意给定的初始条件，系统（8）的解满足

则系统（8）是全局指数稳定的。基于观测器的NCS输出反馈控制48由子系统描述的事件的事件率：丢包率定义1：对定理2:基于观测器的NCS输出反馈控制定义2：

对于任意的和任意的，表示区间上的切换次数，如果对于和，有成立，则为平均驻留时间，为

振荡界。49定理2:基于观测器的NCS输出反馈控制定义2：对于任意求解:仿真算例：基于观测器的NCS输出反馈控制50求解:仿真算例：基于观测器的NCS输出反馈控制18特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.3327，选取：

基于观测器的NCS输出反馈控制51特征值：0.3333，1.0000，2.6673和0.332在区间上，，，可以得到和，初始条件为

图4状态轨线图5估计误差轨线基于观测器的NCS输出反馈控制52在区间上，，，

绪论1

基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2

基于观测器的NCS输出反馈控制3随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制4

结论与展望5随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制53绪论1基于时延切换的NCS静态输出反馈控制2基于观测器被控对象网络控制器执行器传感器寄存器寄存器图6随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制54被控对象网络控制器执行器传感器寄存被控对象：测量方程：控制器：

随机时延和丢包的NCS动态输出反馈控制闭环系统：

55被控对象：测量方程：控制器：随机时延和丢包的NCS动态输出定义3：

引理1：随机时延和丢包的NCS动态输出反馈