网络化系统的信道分配与控制器设计

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jsdhxmb
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已有文献关于信道受限的网络化控制系统的研究成果都局限于调度与控制的协同设计。然而,在网络化系统中,信道分配的机制经常由随机事件操纵,即随机事件驱动的系统。这类系统的应用常见于车辆编队控制、声纳探测系统和环境监测系统等。在这种条件下,现存基于调度的控制方法已不再适用,对此类系统需建立一种新的建模、分析和控制综合研究框架。本文针对信道受限的网络化系统进行研究,主要取得以下研究成果。针对传感器端和执行器端通信序列可调度的情况,结合静态和动态调度策略的优点提出一种新颖的混合调度策略和控制器的协同设计方法。具体过程如下:构建可达和可观测的调度序列;在不考虑信道受限的条件下设计输出反馈控制器;在闭环系统的条件下,为已得到的调度序列设计相应的切换规则。针对传感器和执行器随机信道分配的网络化系统进行研究,将参与信道分配的随机事件描述为转移概率已知的Markov过程,因此将系统建模为具有多个状态的Markov跳跃系统。基于随机系统理论和时延系统理论,给出了系统的稳定性条件和控制器设计方法,所得结论既与延迟相关也依赖于Markov过程的状态,然后将该结论推广到转移概率部分未知的情形。针对传感器端通信序列可调度、而执行器随机信道分配的情况,将系统建模为同时具有调度特性和随机特性的混杂系统。其中,通信序列的调度特性由切换子系统描述;信道分配的随机特性由Markov跳跃子系统描述。在a.s.(almost sure)稳定的意义下,得到了系统的稳定性条件和控制器设计方法。基于保持输入策略得到了信道受限的网络化系统均方稳定的充要条件,系统比较了零输入策略和保持输入策略的优缺点。然后综合两种补偿策略的优点,对数据包丢失的网络化系统进行了研究,将系统建模为具有三个子系统的随机切换系统,基于切换系统理论给出了系统的均方指数稳定条件和控制器设计方法。
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