《變採樣網路化控制系統的分析與綜合》是依託北京理工大學，由孫健擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：變採樣網路化控制系統的分析與綜合
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：孫健
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在實際的網路化控制系統中，由於時鐘誤差、外部干擾、器件故障、通訊協定限制以及人為調整等原因，感測器等間距採樣的假設不一定成立。本項目針對變採樣網路化控制系統，在充分考慮網路延時、數據丟失等網路約束條件的基礎上，以Lyapunov穩定性理論為基礎，套用魯棒控制理論、切換系統理論、時滯系統理論、線性矩陣不等式等理論與方法研究變採樣網路化控制系統的分析與綜合問題。主要內容包括建立合理的系統模型，提出高性能的控制器設計方法，套用網路預測控制的思想補償網路延時及數據丟失對系統的影響，提出採樣周期的主動調整策略，提出變採樣網路化控制系統的穩定性判據，通過計算機仿真和實驗研究檢驗理論結果的正確性、控制算法的可行性和有效性。本項目的研究可以進一步豐富和完善網路化控制理論和採樣控制理論，對網路化控制理論的工程套用具有一定的指導意義。
結題摘要
在網路化控制系統中，由於時鐘誤差、外部干擾、器件故障、通訊協定限制以及人為調整等原因，等周期採樣的假設不一定成立。本項目主要研究變採樣網路化控制系統的分析與綜合問題，主要研究內容包括建立系統的數學模型、補償網路延時及數據丟失對系統的影響、系統穩定性分析以及仿真和實驗驗證等。 在變採樣網路化控制系統建模問題方面，提出兩種建模方法。一種方法是將採樣周期的可變性與網路延時的可變性轉化為系統模型參數的不確定性，將閉環系統建模成一個具有範數有界不確定性的離散時滯系統，進而套用“Lifting”技術，將離散時滯系統轉換成切換系統。另一種方法是將變採樣網路化控制系統建模成為具有時變輸入延時的線性連續系統。在補償網路延時及數據丟包方面，在預測控制的框架下實現了對網路延時及數據丟包的主動補償，提出了幾種新的預測控制方法及產生預測控制序列的方法。在系統穩定性分析方面，提出了新的Lyapunov泛函構造方法，該方法更加充分地利用了延時信息，得到了保守性更小的穩定性條件。針對採樣周期的主動調整問題，將其轉化為一個廣義系統的控制問題。把採樣周期看作廣義系統的輸入控制量，把網路延時與丟包率等指標看作是系統的輸出量，控制的目標是使系統輸出能夠跟蹤參考輸入值。最後，建立了變採樣網路化控制系統的仿真與實驗平台，驗證了所提出的理論與方法的正確性與有效性。 在自然科學基金的支持下，三年來出版學術專著1部，發表學術論文21篇，其中SCI論文8篇，授權發明專利3項，受理髮明專利4項，獲2014年國家自然科學二等獎1項（排名第四），獲2013年教育部自然科學一等獎1項（排名第三），獲2013年國防科技進步二等獎1項（排名第二），獲2012年國防科技進步二等獎1項（排名第四），培養博士研究生3名，碩士研究生3人。項目負責人於2013年破格晉升為正教授，併入選教育部“新世紀優秀人才支持計畫”及北京高等教育“青年英才計畫”，於2014年入選中組部“青年拔尖人才支持計畫”。
