基于混合触发机制的随机通讯受限网络控制系统的控制理论与方法研究

基本信息
批准号:61673178
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:严怀成
学科分类:
依托单位:华东理工大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:凌志浩,孙京诰,王梦灵,钱峰峰,徐小丽,杨倩,周徐萍,张浩,赵宇伟
关键词:
通讯受限数据丢包网络控制系统自触发事件触发
结项摘要

With the further development of control technology, network technology and communication technology as well as the rapid augment of the scale and complexity of control systems, networked control system have been received much attention in recent years. It is well known that communication constraint is one of the bottleneck problems in restricting further development of networked systems. Many new problems have arisen such as network-induced delays, data packet dropouts, quantization error, the information congestion, etc due to communication constraints, which are often one of the main causes of poor performance and instability of the control systems. The traditional control theories and technologies have become increasingly unsuitable for the new characteristics of the scenarios. Consequently, it is an urgent requirement now to study the new models, theories and methods to solve the control problems of networked control systems with stochastic communication constraints. Therefore, in this project, the following targeted aspects are to be investigated: (1) Some new models are proposed for networked control systems with stochastic communication constraints by analyzing of the characteristics of the critical factors in stochastic communication constraints; (2) Some novel effective triggered mechanism and control algorithms are proposed by strict dynamic evolution analysis; (3) Some practical simulations are to study for industrial automatic control network and networked smart micro grids under a specific network environments will be demonstrated to improve the proposed control methods. This project has a very important place in solving the problems of communication and energy consumption and actuation capability, etc, accelerating the development of new generation networked control technologies, promoting the development of information theories, and expediting the original innovation of the network technologies.

随着控制、网络和通信技术的迅猛发展及控制系统规模、复杂程度迅速增加,网络控制系统的研究受到广泛关注。通讯受限是制约网络控制系统进一步发展的瓶颈问题之一,它会带来网络时滞、丢包、量化误差、信息拥塞等问题,从而导致系统性能下降甚至崩溃。传统的理论技术已越来越不适应新的环境特点,研究新的模型、理论与方法来解决随机通讯受限网络控制系统的控制问题已成为当前的迫切要求。为此,本项目进行如下针对性研究:(1)通过分析随机通讯受限下各关键因素的特性,建立混合触发机制的随机通讯受限网络控制系统机理模型;(2)进行严格的动力演化分析,建立有效的混合触发机制并提出实用的控制策略;(3)通过特定环境下工业自动化网络及智能微电网系统进行实际仿真研究,改进提出的理论方案。本项目对于解决网络系统中通讯消耗、能源消耗和驱动能力等限制以及加快新一代网络控制技术的发展、推动信息理论的研究、促进网络技术的原始创新均有重要意义。

项目摘要

本项目针对基于混合触发机制的随机通讯受限网络控制系统的多项关键科学问题进行了深入地研究,在基础理论研究及实际仿真验证和应用等方面取得了一系列成果。通过本项目的研究,已对具有通讯受限和混合触发机制的网络控制系统的控制、滤波等关键科学问题形成了较为系统的理论分析体系。针对多种通讯受限的NCSs,建立一套较为完整的系统建模、稳定性分析与控制率综合方法。将混合触发机制引入到通讯受限NCSs中,给出混合触发条件与控制率的联合设计方法,提出一套新的混合触发机制以便更好地形成改善网络传输受限及能耗等问题,解决由于通讯受限的限制带来的不利因素。结合实际的典型的网络系统平台进行验证。主要包括:1) 提出了基于事件触发和丢包的时变采样网络控制系统的动态输出反馈控制方法。2) 提出了基于自适应调整事件触发机制的网络系统的H∞输出跟踪控制方法。3) 提出了混合触发机制下具有随机不确定性的非线性网络系统的控制器设计方案。4)基于混合触发机制的随机通讯受限的NCSs控制、滤波和故障诊断的理论研究成果在网络化系统中的应用和仿真验证。. 针对本项目研究内容和关键问题,在该项目资助期间发表标注项目资助论文92篇,其中SCI检索国际期刊80篇,包括在著名期刊Automatica和IEEE汇刊上发表论文61篇。11篇论文入选ESI高被引论文。申请和授权国家发明专利4项。部分研究成果获得上海市自然科学二等奖、中国自动化学会自然科学二等奖等省部级科技奖项6项,负责人入选国家“万人计划”科技创新领军人才等多项国家和省部级人才和荣誉称号。获批国家自然基金面上项目、军委装备预研共用技术及领域基金项目等国家和省部级课题9项。已培养3名青年老师和10余名研究生。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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