具有丢包且无确认机制的网络化系统的估计和控制

The networked control systems (NCSs) with packet losses is called as the NCSs without acknowledgment, if there is no acknowledgment sent from the actuator to inform the estimator of the occurrence of control packet loss. Such systems are suitable to model the real-time NCSs. but the structures of the estimator and controller are so complicated that their performance and stability are difficult to determine. The aim of this project is to develop an effective method to study the structures and solvability of the optimal estimation and control. Meanwhile, the sub-optimal but efficient estimator and controller will be designed. Then the algorithms will be implemented for the proposed optimal, and sub-optimal as well, estimator and controller. Numerical simulations will be employed to verify the efficiency and performance of the algorithms. The obtained results will be further applied to some theoretical and practical problems, e.g., quadrotors and robots control under uncertain environments.

在具有丢包的网络化控制系统中，如果执行器不具备确认机制告知估计器控制量的丢失情况，则该系统称为是无确认机制的网络化控制系统。它更适合于描述很多实时性要求高的系统，但其估计器和控制器结构复杂，理论上确定它们的性能和稳定性比较困难。本项目旨在建立有效的研究这类系统的方法，得到最优估计和最优控制解的结构和可解性的条件，同时设计性能高效的次优估计器和控制器，并研究有效的算法实现所设计的估计器和控制器。 数值仿真将被用来验证算法的有效性及性能。进一步，所得结果将被应用到一系列理论与实际问题当中。例如，四旋翼无人飞机控制和不确定环境下的机器人控制等。

本项目对无确认机制的网络化控制系统进行了深入和系统地研究，得到了最优估计和最优控制解的结构和可解性的条件，同时设计出了性能高效的次优估计器和控制器，并提出了有效的算法实现了估计器和控制器设计，并将所得结果将被应用到四旋翼无人飞机控制和不确定环境下的机器人控制。本项目共发表IEEE汇刊系列和Automatica论文14篇，ESI高被引论文4篇。本项目的完成进一步丰富和发展了无确认机制的网络化控制系统的控制理论，也为相关的实际应用提供更多的理论支持。