基于多包传输的非线性离散系统脉冲控制器设计
离散控制系统的设计与实现
离散控制系统的设计与实现离散控制系统是一种用于监测和调节非连续过程的系统，广泛应用于自动化领域。
本文将介绍离散控制系统的设计和实现方法，着重探讨控制器的选择、信号处理、系统建模和参数调整等方面。
1. 控制器选择离散控制系统的核心是控制器的选择。
常见的控制器包括比例控制器（P控制器）、积分控制器（I控制器）、微分控制器（D控制器）以及它们的组合（PID 控制器）。
在选择控制器类型时，需要根据被控对象的性质和控制要求来决定。
例如，对于快速响应的系统，可以采用PID 控制器；而对于稳态误差较大的系统，可以选择带有积分环节的控制器。
2. 信号处理在离散控制系统中，信号处理是实现控制过程中重要的一环。
一般情况下，需要对输入信号进行采样和量化处理，以将连续信号转换为离散信号。
此外，还需要进行滤波和去噪处理，以保证输入信号的准确性和稳定性。
3. 系统建模离散控制系统的设计需要建立合适的数学模型。
通过建立系统的数学模型，可以更好地理解系统的行为和特性，并且可以进行仿真和优化。
常见的系统建模方法包括状态空间模型和传递函数模型。
在实际应用中，可以根据系统的动态特性和稳态响应来选择合适的建模方法。
4. 参数调整离散控制系统的性能往往与控制器参数的选择有关。
参数调整是离散控制系统设计中重要的一步。
传统的参数调整方法包括试错法、经验法和经典控制理论等。
此外，还可以采用现代控制理论中的自适应控制、模糊控制和神经网络控制等方法，来实现参数的自适应调整。
5. 实现与优化离散控制系统的实现可以采用硬件实现和软件实现两种方式。
在硬件实现中，通常使用单片机或者微控制器作为核心处理器，并配以外围接口和传感器等。
在软件实现中，可以使用计算机来进行控制器的设计和仿真，通过与外部控制设备的连接，实现对被控对象的控制。
离散控制系统的优化是一个不断迭代的过程。
通过实际应用中的数据采集和实验，可以对控制系统的性能进行评估和优化。
常见的优化方法包括参数调整、控制策略的改进和系统结构的优化等。
几类不确定离散非线性系统的事件触发智能控制
在实际应用中，还需要考虑 如何优化事件触发机制和智 能控制策略的参数设置和调 整，以实现更好的系统性能 和资源利用率。
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研究不足与展望
虽然事件触发智能控制在不 确定离散非线性系统方面取 得了一些进展，但仍存在许 多挑战和问题需要进一步研 究和解决。
在实际应用中，事件触发机 制和控制策略的结合需要考 虑更多的实际因素，如系统 通信延迟、数据丢包等情况 ，如何处理这些因素对系统 性能的影响是未来研究的一 个重要方向。
目前针对事件触发智能控制 的研究主要集中在理论分析 和仿真实验上，未来的研究 可以进一步开展实际应用和 实验验证，以检验所提方法 的可行性和有效性。
基于数据驱动的离散非线性系统实验验证及结果分析
01
基于数据驱动的离散非线性系统
这类系统通常通过采集系统的输入输出数据，通过机器学习等方法进行
模型学习和优化。
02
实验验证
通过采集实际系统的输入输出数据，利用基于数据驱动的离散非线性系
统进行控制。
03
结果分析
通过对实际数据的分析和比较，发现基于数据驱动的离散非线性系统在
控制算法设计与分析
控制算法设计
针对混合模型和非线性特性，设计合适的控制算 法，如基于模型的预测控制、滑模控制等。
稳定性分析
利用Lyapunov稳定性理论、输入输出稳定性理论 等，分析控制系统在事件触发机制下的稳定性。
性能评估
通过仿真实验或实际系统实验，评估控制系统的 性能指标，如跟踪性能、抗干扰性能等。
06
实验验证及结果分析
基于模型的离散非线性系统实验验证及结果分析
基于模型的离散非线性系统
这类系统通常具有已知的动态模型，通过对模型进行学习和优化来 实现控制。
自动控制原理(二)_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
自动控制原理（二）_华中科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.死区特性可减小稳态误差。
参考答案:错误2.已知两系统的传递函数分别为W1(s)和W2(s),两子系统串联联结和并联连接时，系统的传递函数阵分别为：（）【图片】【图片】【图片】参考答案:_3.对于线性定常系统，可控性与可达性是等价的。
参考答案:正确4.对于线性离散控制系统，可以直接应用连续系统劳斯判据判断系统稳定性。
（）参考答案:错误5.判断以下二次型函数的符号性质：【图片】参考答案:负定6.只要系统可观，则可用输出反馈（至状态微分）任意配置闭环极点使系统稳定。
参考答案:正确7.描述函数法主要研究自持震荡参考答案:正确8.具有饱和非线性元件的非线性控制系统如下图所示，下列说法正确的是：（）【图片】参考答案:当K=5时，系统稳定_当K=15时，系统自振荡频率为_当K=10时，系统存在稳定振荡点9.已知【图片】的拉氏变换为【图片】, 求【图片】的Z变换。
（）参考答案:_10.某离散控制系统【图片】（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t时.该系统稳态误差为∞。
参考答案:错误11.相轨迹振荡趋于原点，该奇点为。
参考答案:稳定焦点12.采样系统的闭环极点在Z平面上的分布对系统的动态响应起着决定性作用，采样系统的暂态特性主要由闭环脉冲传递函数的极点来确定。
（）参考答案:正确13.非线性系统自持振荡与有关。
参考答案:系统结构和参数14.设闭环离散系统如图所示，其中采样周期为【图片】。
【图片】则下列说法正确的是（）参考答案:作用下的稳态误差为_作用下的稳态误差为15.对于下述系统的能控能观分解后的各子系统(特征值、和互异)，以下说法正确的是：【图片】参考答案:x1。
x2-x3-x4子系统状态完全能控_x5子系统状态完全不能控16.状态反馈既不改变系统的可控性也不改变系统的可观性参考答案:错误17.对非线性系统:【图片】【图片】其在原点处渐进稳定，但不是大范围渐进稳定的。
基于非线性控制器设计的离散混沌系统同步方法
基于非线性控制器设计的离散混沌系统同步方法周双;谢绍斌;万康【摘要】在混沌通信系统工程化过程中, 要求实时信号接收处理, 实现收发两端系统的快速同步. 为解决该问题, 提出了以非线性控制器设计为基础的快速同步方案. 针对离散混沌系统, 采用Lyapunov函数同步法判定准则和反馈同步原理, 合理设计了响应系统中的非线性控制器. 仿真结果表明, 同步误差可快速地稳定于零点, 验证了该快速同步方法的正确性和有效性.%In chaotic communication engineering , signals are required to be received and processed in real-time, thus the need for fast synchronization .A fast synchronization scheme based on nonlinear controller design is put forward .The nonlinear controller in response system is designed for discrete chaotic systems by adopting the Lya -punov function method and feedback synchronization principle .The simulation results show that synchronization error can quickly stabilize to near zero , verifying the correctness and effectiveness of the fast synchronization method .【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)001【总页数】3页(P65-67)【关键词】Lyapunov函数法;离散混沌系统;非线性控制器;快速同步【作者】周双;谢绍斌;万康【作者单位】空军工程大学信息与导航学院,陕西西安 710077;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安 710077;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安 710077【正文语种】中文【中图分类】TN918AbstractIn chaotic communication engineering,signals are required to be received and processed in real-time,thus the need for fast synchronization.A fast synchronization scheme based on nonlinear controller design is put forward.The nonlinear controlle r in response system is designed for discrete chaotic systems by adopting t he Lyapunov function method and feedback synchronization principle.The simulation results show that synchronization error can quickly stabilize to n ear zero,verifying the correctness and effectiveness of the fast synchronizat ion method.KeywordsLyapunov function method;discrete chaotic system;nonlinear controller des ign;fast synchronization自从1990年Pecora和Carrol发现了混沌的同步性,提出PC同步法,并且采用电路实现之后[1-2],混沌保密通信已成为信息安全领域的研究热点。
一种具有执行器故障的非线性离散系统的迭代学习控制
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收稿日期:
修回日期:
2023
02
14
2023
02
25
基金项目:陕西省重点研发计划(
2020GY072)
通信作者:李丁巳(
1977—),男,讲师,研究方向为图像处理。E
系统的具有故障的控制信号和由控制器传输给执行器的未发生故障的控制信号的性态;同时,导出
了控制策略收敛的充分条件。最后,通过数值仿真验证所 提 结 果 的 有 效 性 和 可 靠 性。理 论 分 析 和
仿真结果均表明,该 策 略 能 够 在 执 行 器 随 机 发 生 故 障 的 情 况 下,能 使 被 控 系 统 保 持 良 好 的 跟 踪
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离散控制系统的非线性控制设计
离散控制系统的非线性控制设计离散控制系统是一种常用于工业自动化领域的控制系统。
非线性控制设计是指在系统非线性特性存在的情况下，设计合适的控制策略以达到系统稳定控制的目标。
本文将介绍离散控制系统的非线性控制设计方法以及其应用。
1. 引言离散控制系统在工业中广泛应用，例如在机械制造、化学工程和电力系统等领域。
然而，受到系统本身的非线性特性的影响，传统的线性控制方法往往无法获得满意的性能。
因此，非线性控制设计成为离散控制系统中重要的研究方向。
2. 非线性控制设计方法为了解决离散控制系统的非线性特性，研究人员提出了多种非线性控制设计方法。
以下是其中几种常见的方法：2.1 反馈线性化控制反馈线性化控制是一种通过将非线性系统进行状态转换，使得转换后的系统线性化，然后设计线性控制器进行控制的方法。
它通过计算非线性系统的反馈线性化矩阵，将非线性系统映射到一个线性系统，从而简化了控制器的设计和分析过程。
2.2 滑模控制滑模控制是一种通过引入滑模面来实现对系统的非线性特性进行控制的方法。
滑模面是一条求解系统状态的曲线，通过引入滑模面，可以将非线性系统的行为限制在滑模面上，从而实现对系统的控制。
2.3 自适应控制自适应控制是一种通过根据系统的实时状态和误差信号来调整控制器参数的方法。
它可以自动调整控制器参数以适应系统的非线性特性和变化的工作条件，从而提高系统的控制性能。
3. 非线性控制设计的应用非线性控制设计方法在离散控制系统中有广泛的应用。
以下是其中几个典型的应用案例：3.1 机械制造在机械制造过程中，离散控制系统常用于控制机器人的运动和姿态。
由于机器人的非线性特性，传统的线性控制方法无法满足对机器人运动的精确控制要求。
非线性控制设计方法可以通过引入反馈线性化控制或者滑模控制，实现对机器人的精确控制。
3.2 化学工程在化学工程过程中，离散控制系统常用于控制反应器或者传输管道。
由于反应器的非线性特性，传统的线性控制方法无法满足对反应器的稳定控制要求。
自动控制原理(第三版)第七章线性离散系统分析与设计
要点二
离散系统稳态误差的计算方法
离散系统稳态误差的计算方法包括解析法和仿真法，其中 解析法是通过求解差分方程得到稳态误差，仿真法则是通 过模拟系统的动态过程得到稳态误差。
05
线性离散系统的控制器设计
离散系统的状态反馈控制
01
状态反馈控制
通过测量系统的状态变量，并利 用这些信息来产生控制输入，以 实现系统的期望性能。
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感谢观看
01
离散系统响应的分类
离散系统的响应可以根据不同的标准进行分类，如根据时间响应可以分
为瞬态响应和稳态响应，根据系统参数可分为超调和调节时间等。
02
离散系统响应的数学模型
离散系统的数学模型通常采用差分方程或状态方程表示，通过求解这些
方程可以得到系统的响应。
03
离散系统响应的分析方法
离散系统响应的分析方法包括时域分析和频域分析，其中时域分析主要
基于系统的输出方程和性能指标，通过设计适当的观测器来估计状 态变量，并利用这些估计值来设计输出反馈控制器。
输出反馈控制的局限性
对于非线性系统和不确定性可能存在较大的误差，并且对于状态变 量的测量可能存在噪声和延迟。
离散系统的最优控制
最优控制
01
通过优化性能指标来选择控制策略，以实现系统性能的最优化。
自动控制原理(第三版)第七章 线性离散系统分析与设计
• 线性离散系统概述 • 线性离散系统的数学模型 • 线性离散系统的稳定性分析 • 线性离散系统的动态性能分析
• 线性离散系统的控制器设计 • 线性离散系统设计案例分析
01
线性离散系统概述
定义与特点
非线性混沌系统的脉冲同步研究的开题报告
非线性混沌系统的脉冲同步研究的开题报告一、选题背景及研究意义非线性系统是研究的热点领域之一，在实际中有着广泛的应用。
而混沌现象是非线性系统中的重要现象之一，也是深入研究的关键之一。
在混沌现象中，脉冲同步是近年来在混沌控制中的一种重要研究方向，本文选取非线性混沌系统进行脉冲同步研究，具有重要的研究意义。
二、研究内容本文着重研究非线性混沌系统的脉冲同步问题，具体内容包括以下三部分：1.非线性混沌系统的模型建立和基本理论研究。
通过对非线性混沌系统的模型建立和基本理论进行研究，为后续研究提供基础支撑。
2.脉冲同步控制方案的设计与分析。
在分析非线性混沌系统的特性之后，设计脉冲同步控制方案，并对其稳定性进行分析。
3.数值模拟与实验研究。
通过数值模拟和实验研究，验证脉冲同步控制方案的有效性和实用性。
三、研究方法本文采用数学模型分析和数值模拟相结合的方法进行研究。
具体来说，通过对非线性混沌系统的模型建立和理论研究，实现对系统的掌握和深入理解，进而设计脉冲同步控制方案，并利用数值模拟和实验研究对其稳定性和可行性进行验证。
四、预期成果通过对非线性混沌系统的脉冲同步研究，本文预期实现以下成果：1.实现非线性混沌系统的掌握和深入理解，建立系统的基本理论。
2.设计脉冲同步控制方案，并在数值模拟和实验研究中验证其有效性和实用性。
3.对于相关领域的学术研究和应用提供重要参考。
五、研究进度安排第一年：非线性混沌系统基础理论的研究，包括模型建立、稳定性分析等。
第二年：脉冲同步控制方案的设计和稳定性分析。
第三年：数值模拟和实验研究。
六、参考文献[1] Hua C, Wang X Y, Tang Y H. Pulse synchronization of chaotic systems via a time-dependent Lyapunov matrix method[J]. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2017, 49: 141-152.[2] Li C, Li Z, Li H. Chaos synchronization between two identical systems via intermittent control[J]. Nonlinear Dynamics, 2017, 90(4): 2537-2554.[3] Xiao J, Chen M, Lin X, et al. Chaos synchronization between two complex networks with time-varying couplings[J]. Nonlinear Dynamics, 2017, 87(1): 583-592.。
一类非线性混合系统的脉冲混合控制器设计
系统 在 该 控 制 器 作 用 下 渐 近 稳 定 的 充 分 条 件 ， 造 混 合 多 Ｌ ａ ｕ ｏ 构 ｙ ｐ ｎ ｖ函 数 ， 应 用 该 函 数 和 线 性 矩 阵 不 等 式 并 （ｉｅｒ ｔ ｘｉｅｕ ｌｙ Ｌ ） 术 证 明 了闭 环 系统 渐 近 稳 定 性 。 最 后 ， １ ａ ｒ ｑ ａ ｔ ， ＭＩ技 ｎ ｍａ ｉ ｎ ｉ 通过 仿 真 实例 验 证 了 该 方 法 的 有 效 性 。
一
类 非线 性 混 系 的脉 冲混 合控 制器 设计 合 统
姚 立 红 ，李俊 民
（ 西安 电子科技 大学理 学 院，陕西 西安 ７ ０ ７ ） １ ０ １
摘
要 ：考虑 了一类基 于有 限状 态 自动机 的非线性混合动 态 系统 ， 混合 系统 由离散 事件 子 系统和连 续变量 该
子 系统 构 成 。 其 离散 事 件 子 系 统 为 有 限 状 态 自动 机 ， 续 变 量 子 系统 由 几 个 具 有 脉 冲 的 严 格 反 馈 非 线 性 系统 组 连
ｍ ａ ｈｎ （ ＳＭ ），ａ ｄｔ ｅｌｔｅ ｏ ｓｓｓｏ ｅ ｅ ａ ｔｉｔｆ ｅ ｂ ｃ ｏ ｌ ｅ ｒｓ ｓｅ ． Ａｎ ｉ ｐ ｌｉｅｈ ｂ ｉ ｏ — ｃ ｉｅ Ｆ ｎ ｈ ａｔ ｒｃ ｎ ｉｔ ｆｓ ｖ ｒ ｌｓｒｃ ｅ ｄ ａ ｋ ｎ ｎ ｉ ａ ｙ ｔ ｍｓ ｎ ｍ ｕ ｓｖ ｙ ｒｄ ｃ ｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ，Ｘｉ ｉｎＵｎ ｖ ，Ｘｉａ １ ０ １，Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｃｅ ｃ ｏ ｄａ ｉ． ’ ｎ７ ０ ７ ｈｎ ）
不确定非线性离散系统指令滤波事件触发控制
不确定非线性离散系统指令滤波事件触发控制
徐雨梦;于金鹏;林崇;于海生
【期刊名称】《控制理论与应用》
【年(卷),期】2024(41)5
【摘要】本文提出了考虑输入饱和的一类不确定非线性离散系统的事件触发指令滤波控制方法.采用指令滤波控制技术解决了传统反步法存在的“因果矛盾”问题,引入补偿机制提高了系统的控制精度;利用事件触发机制能够避免自适应律和控制律的频繁更新,降低了计算负担,提高了资源利用率;运用模糊逻辑系统逼近系统中未知的非线性函数;结合李雅普诺夫稳定性理论,验证了提出的控制方案能够保证跟踪误差收敛到原点小的邻域内以及闭环系统的所有信号有界.仿真结果表明,本文提出的控制方法具有较强的鲁棒性及较好的跟踪性能.
【总页数】8页(P839-846)
【作者】徐雨梦;于金鹏;林崇;于海生
【作者单位】青岛大学自动化学院;山东省工业控制重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.不确定非线性离散系统的保成本控制
2.不确定非线性切换系统的事件触发保成本有限时间H∞控制
3.未知周期性DoS攻击下基于事件触发的离散系统H_(∞)滤波
器设计4.PMSMs的事件触发指令滤波离散控制5.输入死区和全状态约束下不确定非线性系统的快速稳定事件触发控制
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非线性网络控制系统的分析与设计
非线性网络控制系统的分析与设计文章针对具有未知输入和不确定扰动信号的非线性系统，研究一类以观测器为基础的量化网络化系统故障检测问题。
首先，引入时变量化器，对输出信号采用离散量化处理。
模拟工业中真是的非线性系统，针对基础的原系统建立故障检测滤波器，最后，通过原系统与观测器的比较，搭建故障检测滤波器误差系统。
最后，给出Matlab仿真实例，验证文中方法的有效性。
标签：故障检测滤波器；网络化系统；量化器NCS前言NCSs是集自动控制技术、计算机技术和通信技术发展于一体，目前被越来越多的应用于复杂的远程控制系统中，从而实现对终端的远程控制，改变了传统的控制模式。
关于非线性的NCSs的建模和设计要复杂很多，无论是在数学模型的建立，还是工业控制方面的设计，相关的非线性的研究并不是很成熟。
文章的设计方法将推广到非线性网络控制系统，设计关于非线性的模型，利用对数量化器联合分析。
并最终MATLAB的仿真来判断文章的NCSs模型的稳定性。
1 离散对数量化器信息在被传输过程中，要经过量化、分割，变为离散信号，才能适用与非线性模型中。
这里，首先要将输出信号进行量化，量化分段函数如式（1）：文章中采用静态对数量化器，设计如下量化标准：其中，？字是量化密度，u0是初始向量。
每一部分分段函数对应着不同的量化条件，最终应用到整个分段函数达到全部的量化标准。
对数量化器定义如式（2）：2 系统描述非线性被控对象描述为：（3）其中，A、B1、B2、C、N1为具有适当维数的已知实常数矩阵，为状态向量，为输出向量，为L2范数有界的不确定扰动信号向量，为要检测的故障信号向量，g（x（k））为已知的非线性向量函数且满足g（0）=0和全局Lipschitz条件：其中，G是已知的实常数矩阵。
文章研究如式（5）的基于观測器的非线性NCSs的故障检测滤波器：（5）其中，为输入估计向量，是输出估计向量，是残差信号。
L为观测器的增益矩阵，V为残差的加权矩阵。
自动控制原理之非线性系统和离散系统
自动控制原理一、 非线性系统1、按照平衡状态的定义，在无外作用且系统输出的各阶导数等于0时，系统处于平衡状态。
2、自激振荡是指没有外界周期变化信号的作用时，系统内产生的具有固定振幅和频率的稳定周期运动，简称自振。
3、描述函数法是基于频域分析法和非线性特性谐波线性化的一种图解分析方法。
对于满足结构要求的一类非线性系统，通过谐波线性化，将非线性特性近似表示为复变增益环节，然后推广应用频率法，分析非线性系统的稳定性或自激振荡。
4、奇点定义以微分方程()x x f x ,=表示的二阶系统，其相轨迹每点切线的斜率为()xx x f dx x d ,=，若在某点处()xx f ,和x 同时为0，即有00=dx xd 的不定形式，则称该点为相平面的奇点。
5、相平面的奇点亦称为平衡点，奇点必与x 轴相交。
6、奇线奇线就是特殊的相轨迹，它将相平面划分为具有不同运动特点的各个区域。
最常见的奇线就是极限环。
极限环是相互孤立的，在任何极限环的邻近都不可能有其他的极限环。
极限环是非线性系统特有的现象，只发生在非守恒系统中，这种周期运动的原因不在于系统无阻尼，而是系统的非线性特性，它导致系统能量做交替变化。
由此就有可能从某种非周期性的能源中获取能量从而维持周期运动。
7、描述函数法的基本思想当系统满足一定假设条件时，系统中非线性环节在正弦信号作用下的输出可用一次谐波分量来近似，由此导出非线性环节的近似等效频率特性，即描述函数。
此时，非线性系统近似等效为一个线性系统，并可应用线性系统理论中的频率法对系统进行频域分析。
8、描述函数的定义设非线性环节输入输出描述为()x f y =，当非线性环节输入为()t A t x ωsin =时，可对非线性环节的稳态输出()t y 进行谐波分析。
一般情况下()t y 为非正弦的周期信号，因而可以展开成傅里叶级数()()()∑∑∞=∞=++=++=1010sin sin cos n n n n n nt n Y A t n B t n AA t y ϕωωω，其中0A 为直流分量；()n n t n Y ϕω+sin 为第n 次谐波分量，且有nnn nn n B A B A Y arctan22=+=ϕ，式中n n B A ，为傅里叶系数，用下式描述 ()()()()td t y A n t td n t y B ttd n t y A n n ωπωωπωωππππ⎰⎰⎰====2002020212,1sin 1cos 1若00=A ，且当n>1时，n Y 均很小，则可近似认为非线性环节的正弦响应仅有一次谐波分量：()()1111sin sin cos ϕωωω+=+≈t Y t B t A t y上式表明，非线性环节可以近似认为具有和线性环节相类似的频率响应形式。
多包传输网络控制系统的H∞控制器设计
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ４ Ｉ ３ ．
Ａ ｕｇ． ２０ ０７
多包传输 网络控制 系统 的Ｈ。 。 控制器设计 ＊
雷 必成 蒋 天 发。 王 万 良Ｄ 李 祖 欣
３７０） １０ ０ ４ ０７） ３ ０ ３
（ 江 工 业 大 学 信 息 工 程 学 院” 杭 州 ３０ １ ） 浙 １ ０ ４
雷 必成 ： ，３岁 ， 士 生 ， 师 ， 要 研 究 领域 为 网络 控 制 系统 、 入 式 系统 男 ３ 博 讲 主 嵌
国 家 自然 科 学 基 金 项 目资 助 （ 准 号 ：０ ７ １３ ６ ５３ ５ ） 批 ６ ５ ３ ２ ，０ ７ ０ ６
中 图法 分 类 号 ： Ｐ ７ Ｔ ２３
０ 引
言
分 条 件． ｉ ｈ ｎ ［假 设数 据 包 丢失 率 一 定 ， Ｗｅ Ｚ ａ ｇ５ 用
异 步动 态 系统 的方法 分析 具有 数据包 丢失 的 网络
通过 实时 的 网络 构成 闭环 的反 馈控 制 系统称 为 网络控 制 系统 （ Ｓ ． 传统 的点 对 点 的设 计 ＮＣ ） 与 相 比， 网络 控 制 结 构 具 有 安 装 费 用 较 低 、 于维 易 护 、 进行 远程控 制和 故 障诊 断 等优 点． 是 控制 可 但 系统 由 于网络 的介入不 可避 免地 带来 时延 、 丢包 、 多包 传输等 问题． 在时延方 面 ， ｌ ｓｎ１ 立 了传感 器 节点 为 Ｎｉｓｏ ［建 ｌ 控 制 系统 ．Ｓ ｎＺ ＧＥ在 此 基 础上 又 分 析 了具 有 ｕ ６ ３ 传输 延 时 情 况下 的丢包 网络控 制 系统 ． ｉ］ ＹｕＭｅ［ ７ 利用 迭 代法 将 丢包 的 ＮＣ Ｓ建模 为 线性 切换 系 统 ， 利用 切换 系统 的理论来 分析 丢包 的稳定 性 ． 在 多 包 方 面 ， ｅ ｇ Ｌ ｉ Ｅ 针 对 ＭＩ ０ 网 Ｆ ｎ—ｉ ａ ８ Ｌ ｎ３ Ｍ 络控制 系统 ， 虑 传感器 与 控制器 的 时钟不 同 步 ， 考 建立 了网 络 控制 系 统 的 时变 离 散 时间 模 型． 其 朱 新 ［ 针对 控 制 器 和 执行 器 均 为 事 件驱 动 ， 网络 ９ 且 诱 导 时延 的上 限 大 于 一个 采样 周 期 时 ， 分别 建 立 了 Ｓ Ｓ 和 ＭＩ ＩＯ Ｍ０ 网 络控 制 系统 的离散 模 型 ， 研 究 了闭环 系 统 的稳 定 性 分析 ， 出 了随机 最 优 控 给 制 器 的设 计方 法 ． 业口 将 多包 传输 网络 控制 系 杨 叩 统建 模 为 切 换 控制 系统 ， 然后 基 于切换 系 统分 析 方法 和稳 定性 理 论得 出 了网络控 制 系统指 数稳 定
离散控制系统中的非线性控制
离散控制系统中的非线性控制离散控制系统是现代自动控制领域中的重要研究方向之一。
随着科学技术的发展，人们对控制系统性能的要求越来越高，对非线性控制方法的研究也变得更加重要。
本文将探讨离散控制系统中的非线性控制问题，并介绍其中的常见方法和技术。
1. 引言离散控制系统是指系统中的信号和变量以离散的形式存在和变化的控制系统。
它由离散元件和连续元件组成，常见的离散元件包括开关、计数器等。
在离散控制系统中，非线性控制方法能够更好地适应系统的特性，提高系统的鲁棒性和性能。
2. 非线性控制方法2.1 反馈线性化方法反馈线性化方法是一种常用的非线性控制方法，它通过在系统输入和输出之间引入一个反馈环节来实现控制。
该方法的基本思想是将系统的非线性部分通过反馈环节进行抵消，使系统整体表现为线性系统。
反馈线性化方法可以有效地解决一些非线性系统的控制问题。
2.2 滑模控制方法滑模控制方法是一种基于离散滑动模式的非线性控制方法。
它通过引入一个滑模面来强制系统状态跟踪预期轨迹，从而实现对系统的控制。
滑模控制方法具有较强的鲁棒性和抗干扰能力，能够有效地应对系统中的非线性特性。
3. 应用案例3.1 摆杆控制系统摆杆控制系统是一个经典的非线性控制问题。
在该系统中，通过对摆杆的控制来实现系统的稳定性和性能要求。
非线性控制方法可以通过引入适当的控制策略，使摆杆系统达到预期的控制效果。
3.2 机器人控制系统机器人控制系统是一个典型的离散控制系统。
在机器人控制中，非线性控制方法可以用来处理机器人运动的非线性特性，提高机器人的运动控制性能和鲁棒性。
4. 结论离散控制系统中的非线性控制方法具有重要的理论和应用价值。
反馈线性化方法和滑模控制方法是两种常见的非线性控制方法，可以有效地解决离散控制系统中的非线性控制问题。
在实际应用中，非线性控制方法可以用于摆杆控制系统、机器人控制系统等领域，为系统的稳定性和性能提供支持。
通过对离散控制系统中的非线性控制方法的研究，可以更好地理解离散控制系统的特性和性能，提高系统的控制质量和鲁棒性。
基于数据丢包的离散奇异脉冲系统量化控制器设计
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１ 系统 的 描述
考虑 具有丢包 和状态 时延 的非 线性离 散奇异脉 冲控制 系统模 型 ， 即 Ｅ（ ｘ ｎ＋１ Ａ （ ）＋ （ｔ ， ， ，— ）十 ｎ ）＝ ｘ ｎ ＿ ｒ （ｚ （ ） 曰 （ ） 厂 ， ） ｚ （ ￣ Ｎｉ ）：（ ｃ ｘ Ｎｉ ，＋ ） （ ） ｎ ｖ ；＝１２ …１ ≠Ｊ ｆ ， ， ｆ ，＝ ｚ Ｎ ｉ ， ， ＝ｌ２ …Ｊ …
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耗散性的电力系统非线性控制器设计
耗散性的电力系统非线性控制器设计电力系统通常由多个复杂的、相互关联的子系统组成，这些子系统受到各种外部和内部因素的影响。
这些因素会导致电力系统的非线性和耗散性特性，使得控制器设计变得十分复杂。
耗散性的特点表现为系统的能量损失，导致系统难以达到“零能量”状态。
因此，在电力系统的控制器设计中，必须考虑到耗散性特征。
为了解决这个问题，研究者开始使用非线性控制器设计。
这种方法通过控制器来实现非线性特性的补偿，使得电力系统的稳定性得到保障。
其中，一种流行的方法是使用基于能量函数的耗散性反馈控制器。
基于能量函数的耗散性反馈控制器使用能量函数作为控制器的反馈信号，从而实现力和耗散的平衡。
能量函数将系统的所有状态表示成一个标量，这个标量代表系统的能量。
如果系统处于一个不稳定的状态，那么耗散性反馈控制器会通过能量函数识别此状态，并向系统施加控制力，以将系统带回到稳定状态。
当系统受到外部干扰时，系统的能量可能会减少。
此时，耗散性反馈控制器会根据能量函数的变化向系统施加控制力，以将系统恢复到稳定状态。
通过预设的目标能量函数，耗散性反馈控制器可以将系统稳定在目标状态，并在状态受到变化时实现调节。
耗散性反馈控制器的成功应用主要得益于能量函数的设计。
能量函数必须满足耗散性条件，即系统状态随时间的变化应该导致能量减小。
能量函数的选择应该基于系统的特性，但必须满足耗散性条件。
常用的能量函数包括李雅普诺夫函数、比阻函数等。
使用非线性控制器设计的优势在于它可以有效地处理非线性和耗散性电力系统的控制问题。
控制器能够快速地调节系统状态，使系统保持在目标状态下，并可实现对外部干扰的鲁棒性。
非线性控制器的设计需要对系统的特性有深入的了解，对能量函数的设计也需要具备一定的经验和技术。
在未来，耗散性反馈控制器的设计将成为电力系统控制的主流方法之一。
这种控制方法的不断创新和改进不仅能够为电力系统带来更好的稳定性，同时也能够推动能源领域的科学研究和技术发展。
PWM用于控制非线性系统的研究
PWM用于控制非线性系统的研究郝继飞;邢青青;张琳【摘要】针对常见非线性系统,文章提出一种PWM控制器的设计方案.采用MATLAB中的S-Function构建了一个PWM控制器.并通过对饱和非线性和死区非线性的大量仿真实验,结果证明了这种控制方案的可行性和优点.【期刊名称】《自动化与信息工程》【年(卷),期】2005(026)004【总页数】3页(P4-6)【关键词】PWM;非线性;仿真【作者】郝继飞;邢青青;张琳【作者单位】中国矿业大学信电学院;中国矿业大学信电学院;中国矿业大学信电学院【正文语种】中文【中图分类】TP3非线性控制系统的设计是控制领域中最前沿和最具挑战性的课题之一，也是近年来控制理论研究的重点和热点之一[1]。
许多控制系统都具有非线性性质，它们对系统性能往往产生很坏的影响，所以深入研究非线性系统的理论和方法具有实际的重要意义。
本文介绍用 PWM控制器去控制非线性系统，PWM在过程控制领域中有着比较悠久的应用历史，经典的例子是由Gouy在1879年提出的恒温灶[2]。
我们已经研究了用PWM去控制时滞系统。
PWM用于过程控制领域有其固有的优越性：实现的简单性；对被控对象数学模型准确程度的依赖型很小；可以实现高效率处理大信号并且对干扰的灵敏性很低[3]。
不过因为其开关特性，也带来了连续系统所没有的缺点，如执行机构动作频繁和输出带有纹波。
系统结构见图1。
PWM控制器的输出：u(t)式（1）[4]M－PWM波的幅值，T—PWM的脉冲周期，Tk－PWM波的占空比，k= 0、1、2、3、4…PWM控制器设计的关键就是如何选择脉冲周期T。
如图2所示，T越小控制效果越接近连续系统。
可T太小，开关的频率太高，执行机构的动作就越频繁，势必加快执行机构的磨损，减小执行机构的寿命。
所以脉冲周期T的设置应该综合考虑，在允许的情况下（假定纹波不大于稳态值的5%即允许），T的数值应尽可能地大一些。
综合考虑即考虑T的大小对系统的控制性能指标的影响，以及对纹波大小的影响。
基于多包传输的网络控制系统控制器设计
基于多包传输的网络控制系统控制器设计王天宝;吴成东;王玉龙;张云洲【摘要】考虑传感器到控制器通道上时延和丢包的非均匀分布特性,建立了基于多包传输的连续时间网络控制系统模型.通过定义Lyapunov泛函,并应用Jensen不等式,提出了具有非均匀分布的时延和丢包的网络控制系统镇定控制器设计方法；同时将该结果扩展到控制器到执行器通道存在非均匀分布时延和丢包的网络控制系统中.对于传感器到控制器通道和控制器到执行器通道同时采用多包传输的情况,本文提出的控制器设计方法依然可行.数值例子验证了本文给出的控制器设计方法的有效性.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】5页(P157-161)【关键词】网络控制系统(NCS);多包传输;时延;丢包;非均匀分布【作者】王天宝;吴成东;王玉龙;张云洲【作者单位】东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110819;江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江212003;东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TP273单包传输和多包传输是网络中数据传输的两种典型方式.与单包传输网络控制系统(NCS)相比，多包传输会导致数据包不能同时到达，使NCS面临时延增大、数据包错序等问题，给系统建模、性能分析和控制器设计带来了新的挑战；因此，研究基于多包传输的NCS控制器设计问题具有非常重要的意义.现有文献大都就单包传输情况进行了研究，一旦采集的数据超过网络最大允许数据包长度，这类文献中的结果就不再适用.Yu等[1]和Yue等[2]研究了从传感器到控制器通道采用多包的连续时间网络控制系统的控制器设计问题.考虑传感器到控制器和控制器到执行器通道采用多包传输的情况，Zhu和Yang[3-4]研究了连续时间NCS的状态反馈控制器设计问题.文献[5]研究了传感器到控制器和控制器到执行器通道采用多包传输的离散时间NCS的状态反馈控制器设计问题.利用控制器端观测器接收到的数据重构系统状态，文献[6]研究了多包传输NCS的控制器设计问题.在实际情况中，时延和丢包呈现非均匀分布特点[7-9]，这一特性对于多包传输的NCS具有十分重要的意义；然而，现有关于多包传输的文献并未考虑这一特性. 本文研究了多包传输NCS的状态反馈控制器设计问题，通过分别考虑传感器到控制器通道和控制器到执行器通道上时延和丢包的非均匀分布特性，建立了新的系统模型.基于新建立的模型，通过定义Lyapunov泛函并利用Jensen[10]不等式，给出了控制器设计准则.对于传感器到控制器通道和控制器到执行器通道上均采用多包传输的NCS，本文所给出的控制器设计准则依然可行.1 问题描述考虑如下线性时不变系统(1)式中：x(t)∈Rn，u(t)∈Rm，z(t)∈Rp，ω(t)∈Rq分别为状态向量、控制输入向量、被控输出、外部扰动，且有ω(t)∈L2[0，∞)；A，B1，B2，C，D为具有恰当维数的定常矩阵.本文假定传感器为时钟驱动，控制器和执行器为事件驱动.为简单起见，本文仅就采集的数据和控制输入被封装为两个子包的情况进行分析.首先考虑传感器到执行器通道采用多包传输，且网络中的数据包被拆分为两个子包的情况.标记tk(k∈Z+)表示执行器收到第k个控制输入的时刻，对t∈[tk，tk+1)，执行器的输入取决于tk1和tk2(tk1，tk2∈Z+)时刻采集的系统状态.这两个数据包将会在控制器端重组为一个完整的数据包.因此控制率可以描述为u(t)=K(I1x(tk1)+I2x(tk2)).(2)式中：和为维数分别等于对应子包维数的单位矩阵.假定时延上下界分别为τM和τm，网络中的最大连续丢包数为δ.由于x(tk1)=x(t-(t-tk1))，x(tk2)=x(t-(t-tk2))，定义τ(t)=t-tk1，d(t)=t-tk2，则式(2)可以转化为u(t)=K(I1x(t-τ(t))+I2x(t-d(t))).(3)其中η=(δ+1)h+τM，且τ(t)，d(t)∈[τm，η)，定义变量由于τ(t)和d(t)被命名为区间时变时延，因此控制律(2)被转化为具有区间时变时延的控制律(3).本文假定网络诱导时延和丢包为非均匀分布，即意味着区间时变时延也为非均匀分布.定义随机变量α(t)和β(t)，用Bernoulli白序列来描述随机变量α(t)和β(t)，同时考虑τ(t)和d(t)的非均匀分布特性，相应的控制律(3)转化为u(t)= α(t)KI1x(t-τ1(t))+(1-α(t))KI1x(t-τ2(t))+β(t)KI2x(t-d1(t))+(1-β(t))KI2x(t-d2(t)).(4)其中，为常数，且有考虑非均匀分布区间时变时延的基于多包传输的NCS，系统(1)可以转化为(5)其中，φ2(t)=B1KI1[x(t-τ1(t))-x(t-τ2(t))]，φ3(t)=B1KI2[x(t-d1(t))-x(t-d2(t))]，φ5(t)=DKI1[x(t-τ1(t))-x(t-τ2(t))]，φ6(t)=DKI2[x(t-d1(t))-x(t-d2(t))].若考虑控制器到执行器通道为多包传输，同时考虑区间时变时延的非均匀分布特性，相应的系统模型为(6)其中，φ2(t)=B1I1K[x(t-τ1(t))-x(t-τ2(t))]，φ3(t)=B1I2K[x(t-d1(t))-x(t-d2(t))]，φ5(t)=DI1K[x(t-τ1(t))-x(t-τ2(t))]，φ6(t)=DI2K[x(t-d1(t))-x(t-d2(t))].注：不同于文献[1-4]的结果，本文考虑了区间时变时延的非均匀分布特性，给出了多包传输NCS的系统建模方法.另外，本文提出的建模和控制器设计方法可以很容易地扩展到传感器到控制器和控制器到执行器通道均采用多包传输的NCS.2 主要结果考虑区间时变时延的非均匀分布特性，本小节给出了基于多包传输的系统(5)和(6)的镇定控制器设计方法.2.1 传感器到控制器通道采用多包传输的NCS控制器设计定理对于给定的标量如果存在对称正定矩阵以及矩阵V1，V2，使得如下LMI成立(7)其中，W=diag{W1，W2}，那么，式(5)所示的网络控制系统在控制增益下为均方渐近稳定，且有H∞范数界γ.证明考虑如下Lyapunov泛函(8)其中，V1(t)=xT(t)Px(t)，式中P，Q1，Q2，Q3，R，R1，R2，R3，R4为具有适当维数的对称正定矩阵. 应用Jensen不等式方法，可以得到式(7)所示的控制器设计准则.受篇幅限制，省略证明过程.2.2 控制器到执行器多包传输NCS控制器设计考虑控制器到执行器通道采用多包传输的NCS，可得如下镇定控制器设计准则. 推论对于给定的标量如果存在对称正定矩阵以及矩阵V，使得如下LMI成立其中，那么，式(6)所示的系统(控制增益K=VW-1)为均方渐近稳定，且有H∞范数界γ.3 数值例子考虑如下开环不稳定系统(10)假设系统采集的数据在传感器到控制器通道被封装为两个数据包传输，控制器输出为单包传输.在本例中，假定网络中最大连续丢包数为δ=2，系统的初始状态为x0=[-0.2，0.2]T，外部扰动为(11)解定理中的LMI，可得到控制器增益K=[0.884 9，0]，H∞范数界γ=2.131 1.基于多包传输的被控系统的状态和被控输出如图1所示，由图1和以上给出的数据可以验证本文所提出的基于多包传输的NCS控制器设计方法的有效性.图1 系统状态和被控输出Fig.1 Curves of plant state and controlled output 4 结语研究了基于多包传输的连续时间网络控制系统的控制器设计问题.充分考虑了网络诱导时延和数据丢包的非均匀分布特性，并分别考虑传感器到控制器通道和控制器到执行器通道采用多包传输的两种情况，建立了两个新的系统模型.基于新建的模型，给出了镇定控制器设计准则.数值例子验证了本文方法的有效性.参考文献：[1] Yu M，Wang L，Chu T G，et al.Stabilization of networked control systems with data packet dropout and transmission delays：continuous-time case[J].European Journal of Control，2005，11：40-49.[2] Yue D，Han Q L，Lam work-based robust H∞ control of systems with uncertainty[J].Automatica，2005，41：999-1007.[3] Zhu X L，Yang G H.Stability analysis and state feedback control of networked control systems with multi-packet transmission[C]//American Control 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东 南 大 学 学 报 （自然科学版 ）
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摘 要 ：针对 非线 性 离散脉 ） 中系统 ， 计 了一种 基 于 多包传 输 的脉 冲反 馈 控 制器 以保证 相 应 的 闭 设 环 系统 渐近 稳定． 首先 ， 虑从 测量 变送器 到控 制器 以及 从 控 制器 传 输 到执 行 器 都 有数 据 丢包 ， 考
并 均 为独立 的 Ｂ ｒｏ ｌ 过程 ， ｅｎ ｕｌ ｉ 建立 了闭环 多包传 输 离散脉 冲 反馈 控 制 系统 的数 学模 型． 次 ， 其 根
关 键词 ：多包传 输 ； 冲控 制 ； 脉 离散 系统 中图分 类号 ： Ｐ ７ Ｔ２３ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ １ ０ ０ （ ０ １ ０ —１ ８０ １０ — ５ ５ ２ １ ） ６１ ８ －５
Ｉ ｐ ｌｉ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｄ ｓｇ ｏ ｏ ｌ ｅ ｒ ｄ ｓ ｒ ｔ －ｉ ｅ ｓ ｓｅ ｓ ｍ ｕ ｓｖ ｏ ｔ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ｆ ｒ ｎ ｎ ｉ ａ ｉｃ ｅ ｅ ｔｍ ｙ ｔ ｍ ｅ ｎ ｂａ ｅ ｎ ｍ ｕ ｔｐ ｅ ｐ ｃ ｅ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｓ ｄ ｏ ｌｉ ｌ － ａ ｋ ｔ ｔ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ
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基 于 多 包 传 输 的 非 线 性 离 散 系统 脉 冲 控 制 器 设 计 动化学院 ， 南京 ２０ ９ ） １０ ６ （ 南京农业大学工学院 ， 京 ２０ ３ ） 。 南 １０ １
据 系统 范数 稳定理论 ， 出系统在连 续状 态和脉 冲发 生 时刻保 证 系统渐近 稳定 的充 分条件 ， 给 给 并
出了脉）反馈控制器增益的设计步骤． 中 最后， 在给定 的数值仿真算例 中， 多包传输丢包概率分别
取 ０，． ，． ，． 得到 ４种 不 同概 率下 的 系统 响 应． 析 结果 表 明 ， 用 所 设 计 的脉 冲 控 制器 ０３０ ７ １０， 分 利 能够保 证基 于 多包传 输 的 闭环 非 线性 离散 系统是 渐近稳 定 的．