具有QoS约束和随机故障的网络化系统分析与控制

由于通讯网络的广泛应用，基于IP网络环境下的网络化控制系统研究近年来受到国内外学者的高度关注。然而现有研究侧重于从网络或控制方面孤立进行，缺乏网络与控制的有效优化协作研究。本项目拟从三个方面进行深入研究：1)从网络QoS约束和系统随机故障角度, 分析与提取时序信号和系统随机故障特征、建立随机分布概率相关模型；2)从网络与系统分析角度, 结合IP网络特征进行特定性能指标约束下的极限性能分析，为控制与调度协作提供理论指导；3)从网络与控制协作角度, 充分利用网络和故障随机特征进行网络与控制的联合优化设计, 实现多对象调度与仿真。基于提出的理论方法与技术路线，针对移动机器人等复杂对象进行网络与控制协作实验，开发出适应实时控制要求的远程控制模块和相应的控制与通讯软件，建立网络控制实际应用平台；在网络控制系统信号与故障特征分析、提取、设计、实施及控制与网络联合优化设计等方面提出新的且有效的方案。

研究工作按照项目计划进行，取得了预期成果。本项目成果主要包含：1)提出具有随机执行器故障时网络控制系统的建模和容错控制方法，解决一类随机执行器故障下非线性控制系统网络容错控制问题；2)提出网络环境下基于离散事情的必要性事情驱动通信策略，达到占用较少网络资源而保障控制性能的目标；3)实现网络QoS约束条件下的网络控制系统的故障诊断,解决了网络环境下如何有效利用网络特征进行故障诊断的问题；4）提出网络环境下基于分散控制策略的大规模系统的建模与控制技术，解决网络环境下大规模系统的分析与设计问题；5）提出减少自由变量和保守性的鲁棒控制分析与综合方法，实现减少占用计算资源提高计算效率的目标。目前为止标注项目号资助的发表论文33篇，其中SCI收录论文18篇EI收录论文28篇。发表论文中包含控制学科两大顶级期刊AUTOMATICA与IEEE Trans. On Automatic Control各一篇。项目部分成果获得上海市自然科学二等奖1项（排名第一）。