تحلیل پایداری روش پیش‌‌بین در کنترل شبکه‌‌ای با استفاده از تئوری سیستم‌‌های کلیدزن

در سیستم کنترل شبکه‌ای، تاخیر زمانی و اتلاف داده می‌تواند باعث کاهش عملکرد و یا حتی ناپایداری سیستم شود. کنترل پیش‌‌بین یکی از روش‌های موثر در کاهش اثر تاخیر زمانی و اتلاف داده است. در روش کنترل پیش‌‌بین ارائه شده، داده‌های کنترلی تا زمان مطلوب که پوشش دهنده تاخیر زمانی و همچنین اتلاف داده تصادفی در شبکه است، پیش‌‌بینی شده و تخمین متغیرهای حالت با استفاده از فیلتر کالمن انجام می‌شود. با ارسال یک بسته حاوی داده‌های کنترلی پیش‌‌بینی شده به عملگر و انتخاب داده کنترلی مناسب، می‌توان به عملکرد مطلوب کنترلی سیستم دست یافت. در این مقاله سیستم کنترل شبکه‌ای را به عنوان یک سیستم کلیدزن با سیگنال کلیدزنی دلخواه در نظر گرفته و بر اساس تئوری سیستم‌های کلیدزن، معیاری برای بررسی پایداری سیستم حلقه‌بسته همراه با تاخیر زمانی و اتلاف داده ارائه شده است. تاخیر زمانی و اتلاف داده به عنوان پارامترهای کلیدزنی انتخاب شده و زیر مجموعه‌ای از سیستم‌های دینامیکی در فضای حالت گسسته ایجاد شده است. با ارائه تابع لیاپانوف برای کلیه زیرمجموعه‌ها و حل نامساوی‌های ماتریسی می‌توان پایداری سیستم را بررسی نمود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی بیانگر اثر اتلاف داده در پایداری سیستم با در نظرگرفتن تاخیر زمانی در مسیرهای پیش‌خور و پس‌خور است.

Stability Analysis of Predictive Control in Networked Control System Using Switching Control

Predictive control is one of the effective methods to reduce the effect of time delay and data dropout in networked control systems. In the proposed predictive control method, the control data is predicted as long as it covers the time delay and data dropout in the network, and the estimation of state variables is performed using the Kalman filter. By sending a package containing the predicted control data to the actuator and selecting the appropriate control data, the desired control performance of the system can be achieved. In this paper, the networked control system is considered as a switching system with an arbitrary switching signal. A criterion for evaluating the stability of the closedloop system with time delay and data dropout is presented based on the theory of switching systems. Time delay and data dropout are selected as switching parameters and a subset of switching dynamic systems is created in the discrete state space. By providing the Lyapunov function for all subsets and solving matrix inequalities, the stability of the system can be investigated. The simulation results show the effect of data dropout on the stability of the system by considering the time delay in the forward and feedback channels.