网络化系统论文提纲,滑模控制论文提纲

不完全信息下网络化系统的鲁棒滑模控制方法研究

摘要：随着互联网技术的兴起和广泛应用,网络化系统已逐渐渗透到生活中的各个领域。到目前为止,基于网络化系统的控制与测量已经被广泛应用到组合导航系统、电液伺服系统、遥感测量以及风力发电系统等诸多领域中去。与此同时,网络环境的引入使得信息的测量和传输等也带来了诸多的不确定性,如:传感器测量丢失、信息调度、设备故障、输入非线性、网络攻击等带来的不完全信息情形。利用滑模控制对扰动的不敏感特性,解决上述不完全信息情形的问题尚未得到学者的足够关注,仍存在许多亟待解决的重难点问题。本文重点研究测量丢失、信息调度（随机通信协议和事件触发机制）、执行器故障、网络攻击（Do S攻击和欺骗攻击）等几类不完全信息情形,致力于解决不完全信息下几类网络化系统的鲁棒滑模控制问题。本文拟从以下几个方面进行深入系统的研究:1.针对测量丢失引发的不完全信息情形,研究具有混合时滞的网络化系统鲁棒滑模控制问题。引入服从Bernoulli分布的随机变量刻画测量丢失现象,并利用名义概率与概率误差描述丢失概率的不确定性。借助名义概率信息构造合适的滑模面,给出滑动模态方程。运用等效变换技术提出易于求解的保证滑动模态渐近稳定性的判别依据。结合可获得的测量数据信息,提出依赖于名义概率的鲁棒滑模控制新方法,解决一类测量丢失下网络化系统的滑模控制问题。2.针对信息调度引发的不完全信息情形,研究随机通信协议下网络化系统的鲁棒H∞滑模控制问题。利用二阶Markovian链对测量丢失现象进行数学建模。为了提高网络通信质量、避免节点数据传输冲突,在控制器-执行器信道中引入随机通信协议。借助测量丢失对应的Markovian链转移概率信息构造滑模面,并建立依赖于丢包模态与随机通信协议模态的新型Lyapunov-Krasovskii泛函,进而分析滑模面的可达性以及闭环系统的H∞性能,提出随机通信协议模态依赖的滑模控制律设计方法,解决一类随机通信协议调度下网络化系统的鲁棒滑模控制问题。3.针对设备故障引发的不完全信息情形,研究一类具有执行器故障的离散时滞系统的滑模容错控制问题。引入容错控制注入信号并采用增广技术手段,基于测量信息构造增广系统的观测器。通过设计容错控制注入信号信息,保证跟踪误差能在有限时间内收敛至“测量输出误差-滑模面”并具有满意的H∞性能。为进一步分析系统性能,分解增广观测器,重新构造一个基于状态观测信息的滑模面。分析输入非线性以及执行器特点、采用自适应技术,提出一个能有效解决执行器故障问题的新型鲁棒自适应滑模控制方法,保证滑动模态的渐近稳定性和滑模面的可达性。4.针对网络攻击与输入死区特征引发的不完全信息情形,探讨一类事件触发机制下网络化系统的保安全滑模控制问题。着重考虑传感器输出阶段的事件触发机制及其在网络传输时遭遇的攻击情形,通过引入两个相互独立且服从Bernoulli分布的随机变量刻画两类网络攻击。对于选定的滑模面,基于时滞分割思想给出保证滑动模态满足均方“（?）-安全”性能的充分性条件。结合输入死区特征与测量信息、采用自适应技术,提出能有效抑制网络攻击的保安全自适应滑模控制方法,并保证滑模面的可达性。5.研究一类风力发电系统的最大功率点滑模跟踪控制问题。根据风力机输出功率与风速等参数之间的关系表达式,通过最大功率点跟踪策略,获得最佳叶尖速比与桨距角,并结合风机转速与风速和叶尖速比之间的关系给出风机转子转速的理想表达式。建立发电机组传动系统模型,并利用欧拉离散化方法得到其离散化数学模型,基于滑模容错控制方法,构建离散传动系统的观测器,给出容错控制注入信号并保证滑模面的有限时间收敛性。采用二阶滑模技术,提出制动转矩鲁棒滑模容错控制新方案。 

关键词：网络化系统;滑模控制

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

    1.1 课题研究背景及意义

    1.2 国内外研究概况和发展趋势

        1.2.1 测量丢失和时滞的研究现状

        1.2.2 通信协议的研究现状

        1.2.3 容错控制问题的研究现状

        1.2.4 网络攻击问题的研究现状

    1.3 国内外研究现状评述

    1.4 课题来源及研究内容

第2章 具有测量丢失与混合时滞的网络化系统鲁棒滑模控制

    2.1 引言

    2.2 问题描述

    2.3 滑动模态分析

        2.3.1 滑模面设计

        2.3.2 鲁棒渐近稳定性

    2.4 可达性分析

        2.4.1 滑模控制律设计

        2.4.2 可达性判别依据

        2.4.3 等式约束求解设计

    2.5 数值算例

    2.6 本章小结

第3章 随机通信协议下网络化系统鲁棒H_∞滑模控制

    3.1 引言

    3.2 问题描述

    3.3 滑模面可达性分析

        3.3.1 滑模面设计

        3.3.2 协议依赖滑模控制律设计

        3.3.3 可达性判别依据

    3.4 随机稳定性分析

        3.4.1 随机稳定性判别依据

        3.4.2 增益矩阵求解设计

    3.5 数值算例

    3.6 本章小结

第4章 具有输入非线性的网络化系统滑模容错控制

    4.1 引言

    4.2 问题描述

    4.3 观测器设计及误差性能分析

        4.3.1 观测器设计

        4.3.2 滑模面设计

        4.3.3 误差性能分析

        4.3.4 观测增益矩阵求解设计

    4.4 系统性能分析

        4.4.1 滑模面设计

        4.4.2 滑动模态性能分析

        4.4.3 增益矩阵求解算法设计

    4.5 自适应滑模控制器设计

    4.6 数值算例

    4.7 本章小结

第5章 事件触发机制下具有网络攻击的网络化系统鲁棒自适应滑模控制

    5.1 引言

    5.2 问题描述

        5.2.1 系统模型描述

        5.2.2 事件触发机制

        5.2.3 网络攻击描述

    5.3 观测器设计

    5.4 系统保安全性能分析

        5.4.1 均方“(?)-安全”性能分析

        5.4.2 增益矩阵求解设计

    5.5 自适应滑模控制器设计

    5.6 数值算例

    5.7 本章小结

第6章 风力发电系统的最大功率点滑模跟踪控制

    6.1 引言

    6.2 风力发电系统基本结构与模型建立

        6.2.1 风力机数学模型

        6.2.2 传动系统数学模型

    6.3 额定风速下制动转矩T_(em)滑模控制

        6.3.1 滑模观测器设计

        6.3.2 滑模面设计

        6.3.3 误差性能分析

        6.3.4 制动转矩滑模容错控制设计

    6.4 实验分析

    6.5 本章小结

结论

参考文献

[1]基于滑模观测器和神经网络的传感器故障诊断方法比较研究[J]. 陶立权,马振,王伟,张正,刘程.  测控技术. 2020(04)

[2]引入滑模观测器的GPS/INS组合导航滤波方法[J]. 杨菊花,李文元,陈光武,张琳婧,程鉴皓.  仪器仪表学报. 2019(09)

[3]采用滑模自适应控制的永磁同步风力发电系统最大功率控制[J]. 张开明,史宏俊,郭涛.  电力系统及其自动化学报. 2019(07)

[4]混合攻击下时变信息物理系统的有限时域H∞控制（英文）[J]. 刘珊,黎善斌,胥布工.  控制理论与应用. 2020(02)

[5]基于方向的重放攻击防御机制[J]. 王效武,刘英.  通信技术. 2019(06)

[6]一类带有丢包的时滞LPV离散系统的H∞控制[J]. 马涛,姜顺,潘丰.  控制工程. 2019(05)

[7]具有DoS攻击的网络控制系统事件触发安全控制[J]. 王江宁,严怀成,李郅辰,詹习生.  南京信息工程大学学报(自然科学版). 2018(06)

[8]具有时延和丢包的网络化切换系统控制研究[J]. 刘义才,刘斌.  控制工程. 2018(08)

[9]网络化系统拒绝服务攻击对抗式检测方法研究[J]. 董彦伯,周鹏,李雪,彭晨.  仪器仪表学报. 2018(05)

[10]基于扩张状态观测器的稳定平台非奇异终端滑模控制[J]. 周向阳,李玲玲,赵立波.  仪器仪表学报. 2018(05)