葛，袁;陈，气功;蒋明;黄一清 网络控制系统中随机延迟的建模。 （英语） Zbl 1291.93289号 控制科学杂志。工程师。 2013，文章ID 383415，第9页（2013）. 摘要：在网络控制系统（NCS）中，控制回路中存在通信网络会导致许多缺陷，如随机延迟、数据包丢失、多包传输和数据包无序。事实上，随机延迟通常是NCS中最重要的问题和挑战，因为在某种程度上，其他问题通常是由随机延迟引起的。为了补偿可能导致网络控制系统性能下降和不稳定的随机延迟，有必要在补偿之前建立随机延迟的数学模型。本文综述了四种主要的延迟模型，包括常数延迟模型、相互独立的随机延迟模型、马尔可夫链模型和隐马尔可夫模型。在每个延迟模型中，还讨论了一些有前途的延迟补偿方法。 引用于2文件 MSC公司： 93电子03 控制理论中的随机系统（一般） 93A30型 系统数学建模（MSC2010） 93甲15 大型系统 关键词：网络控制系统;随机延迟;数学模型 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{Y.Ge}等人，《控制科学杂志》。Eng.2013，文章ID 383415，第9页（2013；兹bl 1291.93289） 全文： 内政部 OA许可证 参考文献： [1] W.Zhang、M.S.Branicky和S.M.Phillips，“网络控制系统的稳定性”，IEEE控制系统杂志，第21卷，第1期，第84-97页，2001年·数字对象标识代码：10.1109/37.898794 [2] J.Baillieul和P.J.Antsaklis，“网络实时系统中的控制和通信挑战”，《IEEE学报》，第95卷，第1期，第9-28页，2007年·doi:10.1109/JPROC.2006.887290 [3] R.A.Gupta和M.-Y.Chow，“网络控制系统：概述和研究趋势”，《IEEE工业电子学报》，第57卷，第7期，第2527-2535页，2010年·doi:10.1109/TIE.2009.2035462 [4] T.C.Yang，“网络控制系统：简要综述”，IEE会议录：控制理论与应用，第153卷，第4期，第403-412页，2006年·doi:10.1049/ip-cta:20050178 [5] M.E.M.Ben Gaid、A.\cCela和Y.Hamam，“具有通信约束的网络控制系统的最优集成控制和调度：在汽车悬架系统中的应用”，IEEE控制系统技术汇刊，第14卷，第4期，第776-787页，2006年·doi:10.1109/TCST.2006.872504 [6] Z.Ma、D.Cui和P.Cheng，“短期空中交通流量管理的动态网络流量模型”，IEEE系统、人与控制论汇刊A部分，第34卷，第3期，第351-358页，2004年·doi:10.1109/TSMCA.2003.822969 [7] A.G.Martin和R.E.H.Guerra，“基于神经模糊系统的网络应用内部模型控制。高性能钻井过程的案例研究”，IEEE自动化科学与工程学报，第6卷，第2期，第367-372页，2009年·doi:10.1010/TASE.2008.2006686 [8] Y.H.Kim、L.D.Phong、W.M.Park、K.Kim和K.H.Rha，“利用工业机器人和触觉设备通过互联网进行通信的实验室级远程手术”，《国际精密工程与制造杂志》，第10卷，第2期，第25-29页，2009年·doi:10.1007/s12541-009-0023-2 [9] L.X.Zhang、H.J.Gao和O.Kaynak，“网络控制系统中的网络诱导约束——调查”，《IEEE工业信息学汇刊》，第9卷，第1期，第403-416页，2013年。 [10] R.Luck和A.Ray，“集成通信和控制系统中的延迟补偿——I：概念开发和分析”，《美国控制会议论文集》（ACC’90），第2045-2050页，美国加利福尼亚州圣地亚哥，1990年5月。 [11] R.Luck和A.Ray，“集成通信和控制系统中的延迟补偿——II：实施和验证”，载于《美国控制会议论文集》（ACC’90），第2051-2055页，美国加利福尼亚州圣地亚哥，1990年5月。 [12] R.Luck和A.Ray，“分布式延迟的基于观测器的补偿器”，《自动化》，第26卷，第5期，第903-908页，1990年·Zbl 0701.93055号 ·doi:10.1016/0005-1098（90）90007-5 [13] R.Luck和A.Ray，“集成通信和控制系统延迟补偿算法的实验验证”，《国际控制杂志》，第59卷，第6期，第1357-1372页，1994年·兹比尔0800.93772 ·doi:10.1080/00207179408923135 [14] 于振宇，陈海平，王永勇，“具有随机通信延迟和噪声干扰的网络系统控制”，《控制与决策》，第15卷，第5期，第518-526页，2000年（中文）。 [15] L.A.Montestruque和P.J.Antsaklis，“网络系统基于模型的控制”，《自动化》，第39卷，第10期，第1837-1843页，2003年·Zbl 1027.93023号 ·doi:10.1016/S0005-1098（03）00186-9 [16] F.-L.Lian、J.Moyne和D.Tilbury，“一类具有分布式恒定延迟的网络控制系统的最优控制器设计和评估”，载于《美国控制会议论文集》（ACC’02），第3009-3014页，美国阿拉斯加安克雷奇，2002年5月。 [17] D.K.Kim、J.W.Ko和P.Park，“使用确定性交换系统方法稳定非对称网络控制系统”，载于《第41届IEEE决策与控制会议论文集》（CDC’02），第1638-1642页，美国内华达州拉斯维加斯，2002年12月。 [18] F.-L.Lian、J.Moyne和D.Tilbury，“分布式控制系统的网络设计考虑”，IEEE控制系统技术汇刊，第10卷，第2期，第297页，2002年·doi:10.1009/87.987076 [19] M.S.Branicky、S.M.Phillips和W.Zhang，“网络控制系统的稳定性：延迟的显式分析”，载于《美国控制会议论文集》（ACC’00），第2352-2357页，美国伊利诺伊州芝加哥，2000年6月。 [20] J.A.Yorke，“一维微分方程的渐近稳定性”，《微分方程杂志》，第7卷，第1期，第189-202页，1970年·Zbl 0184.12401号 ·doi:10.1016/0022-0396（70）90132-4 [21] K.Hirai和Y.Satoh，“具有可变时延的系统的稳定性”，IEEE自动控制汇刊，第AC-25卷，第3期，第552-5541980页·Zbl 0429.93040 ·doi:10.1109/TAC.1980.1102355 [22] J.Nilsson、B.Bernhardsson和B.Wittenmark，“具有随机时滞的实时系统的随机分析和控制”，《自动化》，第34卷，第1期，第57-64页，1998年·Zbl 0908.93073号 ·doi:10.1016/S0005-1098（97）00170-2 [23] Z.Wei、C.-H.Li和J.-Y.Xie，“网络控制系统在线延迟评估的改进控制方案”，《第四届世界智能控制与自动化大会论文集》（WCICA’02），第1319-1323页，中国上海，2002年6月。 [24] B.Lincoln和B.Bemhardsson，“长随机延迟网络的最优控制”，第14届网络与系统数学理论国际研讨会论文集（MTNS’00），第84-90页，法国佩皮尼昂，2000年6月。 [25] 胡顺生、朱秋霞，“长时滞网络控制系统的随机最优控制与稳定性分析”，《自动化》，第39卷，第11期，第1877-1884页，2003年·Zbl 1175.93240号 ·doi:10.1016/S0005-1098（03）00196-1 [26] Q.-X.Zhu，S.-S.Hu，Y.Liu，“长时延网络控制系统的无限时间随机最优控制”，《控制理论与应用》，第21卷，第3期，第321-326页，2004年（中文）·Zbl 1125.93494号 [27] C.Ma和H.Fang，“网络控制系统的随机稳定分析”，《系统工程与电子杂志》，第18卷，第1期，第137-141页，2007年·Zbl 1169.93419号 ·doi:10.1016/S1004-4132（07）60064-4 [28] F.Yang、Z.Wang、Y.S.Hung和M.Gani，“具有随机通信延迟的网络系统的健康控制”，IEEE自动控制汇刊，第51卷，第3期，第511-518页，2006年·Zbl 1366.93167号 ·doi:10.1109/TAC.2005.864207 [29] 王勇平，林庆斌，蔡福华，杨福伟，“随机时滞网络控制系统的H∞输出反馈控制器设计”，《控制理论与应用》，第25卷，第5期，第920-924页，2008年（中文）。 [30] 于振宇，陈海平，王永勇，“时滞网络控制系统均方指数稳定性研究”，《控制与决策》，第15卷，第3期，第228-289页，2000年（中文）。 [31] F.-L.Lian、J.Moyne和D.Tilbury，“具有多重延迟的网络控制系统的建模和最优控制器设计”，《国际控制杂志》，第76卷，第6期，第591-606页，2003年·Zbl 1050.93038号 ·网址：10.1080/0020717031000098426 [32] F.Göktas，通信网络系统的分布式控制[博士论文]，宾夕法尼亚大学，宾夕法尼亚州，美国宾夕法尼亚州，2000年。 [33] D.K.Kim、P.Park和J.W.Ko，“使用确定性交换系统方法对通信网络上的系统进行输出反馈\Bbb H\infty控制”，Automatica，第40卷，第7期，第1205-12122004页·Zbl 1056.93527号 ·doi:10.1016/j.automatica.2004.01.024 [34] W.-A.Zhang、L.Yu和S.Yin，“时变时滞网络控制系统的H\inff控制的切换系统方法”，《富兰克林研究所杂志》，第348卷，第2期，第165-178页，2011年·Zbl 1214.93044号 ·doi:10.1016/j.jfranklin.2010.10.013 [35] D.Yue、Q.-L.Han和J.Lam，“基于网络的不确定性系统鲁棒健康控制”，《自动化》，第41卷，第6期，第999-1007页，2005年·Zbl 1091.93007号 ·doi:10.1016/j.automatica.2004.12.011 [36] X.Jiang，Q.-L.Han，S.Liu，A.Xue，“网络控制系统的一种新的稳定性准则”，《IEEE自动控制汇刊》，第53卷，第4期，第1025-1032页，2008年·Zbl 1367.93179号 ·doi:10.1109/TAC.2008.919547 [37] Y.-L.Wang和G.-H.Yang，“具有时延和数据包无序的网络控制系统的高效控制”，IET控制理论与应用，第1卷，第5期，第1344-1354页，2007年·doi:10.1049/iet-cta:20060489 [38] J.-N.Li，Q.-L.Zhang，Y.-L.Wang，M.Cai，“具有数据包无序的网络控制系统的健康控制”，IET控制理论与应用，第3卷，第11期，第1463-14752009页·doi:10.1049/iet-cta.2008.0416 [39] 于志霞，陈海涛，王永杰，“基于H和M综合的闭环网络控制系统设计”，《同济大学学报》，第29卷，第3期，第307-311页，2001年。 [40] L.Dritsas和A.Tzes，“具有未知、有界和可变延迟的网络控制系统的鲁棒稳定性界”，IET控制理论与应用，第3卷，第3期，第270-280页，2009年·Zbl 1178.93109号 ·doi:10.1049/iet-cta:20070384 [41] S.H.Kim和P.Park，“使用多级网络流量的基于网络的鲁棒健康控制设计”，《自动化》，第45卷，第3期，第764-770页，2009年·Zbl 1168.93338号 ·doi:10.1016/j.automatica.2008.10.013 [42] N.Vatanski、J.-P.Georges、C.Aubrun、E.Rondeau和S.-L.Jämsä-Jounela，“具有延迟测量和估计的网络控制”，《控制工程实践》，第17卷，第2期，第231-244页，2009年·doi:10.1016/j.connengprac.2008.07.004 [43] C.Huang、Y.Bai和X.Liu，“一类具有不确定延迟的网络级联控制系统的H∞状态反馈控制”，IEEE工业信息学汇刊，第6卷，第1期，第62-72页，2010年·doi:10.1109/TII.2009.2033589 [44] G.P.Liu、J.X.Mu、D.Rees和S.C.Chai，“使用改进的MPC对具有随机通信时延的网络控制系统进行设计和稳定性分析”，《国际控制杂志》，第79卷，第4期，第288-297页，2006年·兹比尔1140.93394 ·doi:10.1080/00207170500533288 [45] G.-P.Liu、Y.Xia、D.Rees和W.Hu，“反馈信道中具有随机网络延迟的网络预测控制系统的设计和稳定性准则”，IEEE系统汇刊，人与控制论第C部分，第37卷，第2期，第173-184页，2007年·doi:10.1109/TSMCC.2006.886987 [46] G.-P.Liu、Y.Xia、J.Chen、D.Rees和W.Hu，“前向和反馈信道中随机网络延迟系统的网络预测控制”，IEEE工业电子学报，第54卷，第3期，第1282-1297页，2007年·doi:10.1109/TIE.2007.893073 [47] G.P.Liu、S.C.Chai、J.X.Mu和D.Rees，“信号传输信道中随机延迟系统的网络预测控制”，《国际系统科学杂志》，第39卷，第11期，第1055-1064页，2008年·Zbl 1168.93308号 ·doi:10.1080/00207720802085278 [48] Y.-B.Zhao、G.-P.Liu和D.Rees，“基于预测控制的网络化hammerstein系统方法：设计和稳定性分析”，IEEE系统、人与控制论汇刊，B部分，第38卷，第3期，第700-708页，2008年·doi:10.10109/TSMCB.2008.918572 [49] Y.-B.Zhao、G.-P.Liu和D.Rees，“基于预测控制的网络wiener系统方法”，《国际创新计算、信息与控制杂志》，第4卷，第11期，第2793-2802页，2008年。 [50] Y.-B.Zhao、G.P.Liu和D.Rees，“网络控制系统的改进预测控制方法”，IET控制理论与应用，第2卷，第8期，第675-681页，2008年·doi:10.1049/iet-cta:20070363 [51] Y.Guo和S.Li，“前向信道中具有随机网络延迟的系统的新型网络预测控制方法”，《国际系统科学杂志》，第41卷，第5期，第511-520页，2010年·Zbl 1302.93099号 ·doi:10.1080/00207720903072308 [52] R.Wang、G.-P.Liu、B.Wang、W.Wang和D.Rees，“基于切换方法的网络化预测控制系统L2-增益分析”，《国际控制杂志》，第82卷，第6期，第1148-1156页，2009年·Zbl 1168.93383号 ·网址：10.1080/00207170802474710 [53] R.Wang、G.-P.Liu、W.Wang、D.Rees和Y.-B.Zhao，“基于切换Lyapunov函数方法的网络预测控制系统的H\inff控制”，IEEE工业电子学报，第57卷，第10期，第3565-3571页，2010年·doi:10.1109/TIE.2009.2038341 [54] B.Liu、Y.Xia、M.S.Mahmoud、H.Wu和S.Cui，“网络控制系统的新预测控制方案”，《电路、系统和信号处理》，第31卷，第3期，第945-960页，2012年·兹比尔1256.93098 ·doi:10.1007/s00034-011-9359-9 [55] L.Xiao、A.Hassibi和J.P.How，“通过离散时间跳跃系统方法进行随机通信延迟控制”，《美国控制会议论文集》（ACC'00），第2199-2204页，美国伊利诺伊州芝加哥，2000年6月。 [56] Q.F.Wang和H.Chen，“长时延网络控制系统的高效控制”，《第七届世界智能控制与自动化大会论文集》（WCICA'08），第5457-5462页，中国重庆，2008年6月。 [57] S.Aberkane、J.C.Ponsart和D.Sauter，“一类网络容错控制系统的输出反馈控制”，《亚洲控制杂志》，第10卷，第1期，第34-44页，2008年·Zbl 1152.93359号 ·doi:10.1002/asjc.4 [58] X.He，Z.Wang和D.H.Zhou，“具有通信延迟和数据丢失的网络系统的鲁棒故障检测”，《自动化》，第45卷，第11期，第2634-2639页，2009年·Zbl 1180.93101号 ·doi:10.1016/j.automatica.2009.07.020 [59] J.Li，Q.Zhang和Y.Xie，“带丢失补偿和马尔可夫跳变参数的不确定网络控制系统的鲁棒H∞控制”，《第七届世界智能控制与自动化大会论文集》（WCICA’08），第7965-7969页，中国重庆，2008年6月·doi:10.1109/WCICA.2008.4594175 [60] L.Liu、L.Shan和C.Tong，“网络控制系统建模的延迟量化和增广控制器向量方法”，《第一届教育技术与计算机科学国际研讨会论文集》（ETCS’09），第278-282页，中国武汉，2009年3月·doi:10.1109/ETCS.2009.589 [61] 于振宇，陈海平，王永勇，“基于马尔可夫延迟特性的闭环网络控制系统研究”，《控制理论与应用》，第19卷，第2期，第263-267页，2002年（中文）·兹比尔1041.93564 [62] C.Ma和H.Fang，“网络控制系统的随机控制研究”，《非线性科学和数值模拟中的通信》，第14卷，第2期，第500-507页，2009年·Zbl 1221.93172号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2007.02.010 [63] Y.Zheng、H.Fang和H.O.Wang，“马尔可夫延迟网络控制系统的基于Takagi-Sugeno模糊模型的故障检测”，IEEE系统、人与控制论汇刊，B部分，第36卷，第4期，第924-929页，2006年·doi:10.1109/TSMCB.2005.861879 [64] Z.Mao、B.Jiang和P.Shi，“一类非线性网络控制系统的故障检测”，《自适应控制和信号处理国际期刊》，第24卷，第7期，第610-622页，2010年·Zbl 1200.93085号 ·doi:10.1002/acs.1161 [65] C.Yang、Z.-H.Guan、J.Huang、H.O.Wang和K.Tanaka，“网络控制系统的随机控制可容忍故障”，《美国控制会议论文集》（ACC’08），1979-1984页，美国华盛顿州西雅图，2008年6月·doi:10.10109/ACC.2008.4586783 [66] D.Sauter、S.Li和C.Aubrun，“网络控制系统的鲁棒故障诊断”，《自适应控制和信号处理国际期刊》，第23卷，第8期，第722-736页，2009年·Zbl 1193.93169号 ·doi:10.1002/acs.1091 [67] C.Yang，Z.-H.Guan，J.Huang，and T.Qian，“基于贪婪算法的网络控制系统随机切换控制器的设计”，IET控制理论与应用，第4卷，第1期，第164-172页，2010年·doi:10.1049/iet-cta.2008.0513 [68] L.Zhang、Y.Shi、T.Chen和B.Huang，“具有随机延迟的网络控制系统稳定化的新方法”，《IEEE自动控制汇刊》，第50卷，第8期，第1177-1181页，2005年·Zbl 1365.93421号 ·doi:10.1109/TAC.2005.852550 [69] 石彦和于斌，“用马尔可夫链建模的随机延迟网络控制系统的输出反馈镇定”，《IEEE自动控制汇刊》，第54卷，第7期，第1668-1674页，2009年·Zbl 1367.93538号 ·doi:10.1109/TAC.2009.2020638 [70] Y.Shi和B.Yu，“前向和后向通信链路中随机时滞网络控制系统的鲁棒混合控制”，《自动化》，第47卷，第4期，第754-760页，2011年·Zbl 1215.93045号 ·doi:10.1016/j.automatica.2011.01.022 [71] J.Wang、C.Liu和H.Yang，“一类具有马尔可夫特征的网络控制系统的稳定性”，《应用数学建模》，第36卷，第7期，第3168-31752012页·Zbl 1252.93129号 ·doi:10.1016/j.apm.2011.10.010 [72] J.Wu、L.Zhang和T.Chen，“网络控制系统的模型预测控制”，《鲁棒与非线性控制国际期刊》，第19卷，第9期，第1016-1035页，2009年·Zbl 1163.93334号 ·doi:10.1002/rnc.1361 [73] Y.Xia、G.-P.Liu、M.Fu和D.Rees，“具有随机延迟和数据丢失的网络系统的预测控制”，IET控制理论与应用，第3卷，第11期，第1476-1486页，2009年·doi:10.1049/iet-cta.2008.0242 [74] W.Wei、B.Wang和D.Towsley，“网络性能评估的连续时间隐马尔可夫模型”，《性能评估》，第49卷，第1-4期，第129-146页，2002年·Zbl 1043.68041号 ·doi:10.1016/S0166-5316（02）00122-0 [75] J.Nilsson，具有时滞的实时控制系统[博士论文]，隆德理工学院，瑞典隆德，1998年·Zbl 0908.93073号 [76] Y.Wang和Z.Sun，“通过lmi方法实现网络控制系统的H\infty控制”，《国际创新计算、信息与控制杂志》，第3卷，第2期，第343-352页，2007年。 [77] D.Huang和S.K.Nguang，“具有随机时滞的不确定网络控制系统的状态反馈控制”，《IEEE自动控制汇刊》，第53卷，第3期，第829-834页，2008年·兹比尔1367.93510 ·doi:10.1109/TAC.2008.919571 [78] D.Huang和S.K.Nguang，“随机时滞不确定网络控制系统的鲁棒干扰衰减”，IET控制理论与应用，第2卷，第11期，第1008-1023页，2008年·doi:10.1049/iet-cta:20080037 [79] Y.Liu和D.Sun，“具有随机延迟的连续时间网络控制系统的延迟相关H系数稳定准则”，《国际系统科学杂志》，第41卷，第11期，第1399-1410页，2010年·Zbl 1202.93123号 ·doi:10.1080/00207720903377566 [80] F.-C.Liu和Y.Yao，“使用隐马尔可夫模型对网络控制系统进行建模和分析”，《第四届机器学习和控制论国际会议论文集》（ICMLC'05），第928-931页，中国广州，2005年8月。 [81] Y.Zhang和S.Wang，“基于隐马尔可夫模型的网络控制系统的时延损失估计和控制”，《第六届世界智能控制与自动化大会论文集》（WCICA'06），第4415-4419页，中国大连，2006年6月·doi:10.1109/WCICA.2006.1713212 [82] S.Cong，Y.Ge，Q.Chen，M.Jiang和W.Shang，“基于DTHMM的网络控制系统延迟建模和预测”，《系统工程与电子杂志》，第21卷，第6期，第1014-10242010页·doi:10.3969/j.issn.1004-4132.2010.06.014 [83] Y.Ge、S.Cong和W.W.Shang，“网络控制系统中随机延迟的补偿”，《中国科学院研究生院学报》，第30卷，第2期，第179-186页，2013年。 [84] Y.Ge、S.Cong和W.W.Shang，“基于DTHMM的网络控制系统最优控制器设计”，《中国科技大学学报》，第42卷，第2期，第161-169页，2012年。 [85] Y.Ge、S.Cong和W.W.Shang，“网络控制系统中基于K均值的延迟量化和预测”，《第31届中国控制会议论文集》（CCC’12），第5921-5926页，中国合肥，2012年7月。 [86] A.Ghanaim和G.Frey，“闭环网络化PLC系统的建模和控制”，《美国控制会议论文集》（ACC’11），第502-508页，美国加利福尼亚州旧金山，2011年7月·Zbl 1228.93003号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。