基于切换方法的网络预测控制的研究

项目基于预测控制的方法和切换系统的理论对网络控制系统加以研究，用于补偿时滞和丢包对系统的影响。网络预测控制方法是一个主动地补偿时滞对网络控制系统影响的有效方法，但目前基于预测控制的方法一般假设预测控制器的控制增益是已知的，并且是固定的，与时延的大小变化无关。而在实际应用中，给出预测控制器设计的方案和算法显然是重要的，并且如果能够给出随时延变化的变增益控制器的设计用以减少结果的保守性更是一个期待解决的热点问题。这促使寻求一种新的方法和理论解决此问题。项目提出的基于切换系统方法的改进的网络预测控制方法能有效地解决该类系统的变增益控制器的设计问题。研究内容包括、网络控制系统的稳定性分析、控制器的设计以及其它性能的研究。项目提出的方法可进一步应用到采样数字系统以及容错控制系统，并可为实际的网络控制系统和机器人控制等实际问题提供理论基础。

本项目对具有网络诱导延时和丢包的网络控制系统，提出了一种基于切换思想的变增益预测控制方法，并有效地解决该类系统的变增益控制器的设计问题。该方法突破了目前网络预测控制方法中固定控制器增益的局限性，大大减少了使用固定增益预测方法处理网络时延时带来的保守性。研究内容包括网络控制系统的稳定性分析、控制器的设计以及其它性能的研究。建立起网络控制系统的预测控制和切换思想的理论框架，并为实际的网络控制系统提供有效可行的设计方案。该项目研究中完成学术论文18篇，其中SCI收录11篇， EI收录17篇，2012年获得辽宁省科学技术奖（自然科学类）二等奖。项目负责人汪锐以该项目为契机，本项目负责人还新增科研项目：辽宁省博士后集聚工程资助项目“基于混杂系统的网络控制在地铁乘客信息系统中的应用”，以及国家自然科学基金面上项目“耦合非线性切换系统的增益理论研究及应用”。