【摘 要】
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随着科技的发展,无线传感器由于其安装方便,不需布线,可以适应恶劣环境以及可以实现远程操作扩展方便等优点,利用无线传感器通过无线连接构成的无线网络控制系统应运而生。但是由于无线网络的存在所引发的诸如时延、丢包、网络堵塞等问题会降低整个系统的控制性能,甚至会使系统变得不稳定,其中,时延由于其随机性比较大,因此对系统性能起主要干扰作用。基于此,本论文主要研究了无线网络控制系统中所存在的随机时延问题。本文
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随着科技的发展,无线传感器由于其安装方便,不需布线,可以适应恶劣环境以及可以实现远程操作扩展方便等优点,利用无线传感器通过无线连接构成的无线网络控制系统应运而生。但是由于无线网络的存在所引发的诸如时延、丢包、网络堵塞等问题会降低整个系统的控制性能,甚至会使系统变得不稳定,其中,时延由于其随机性比较大,因此对系统性能起主要干扰作用。基于此,本论文主要研究了无线网络控制系统中所存在的随机时延问题。本文的研究框架如下:首先对无线网络控制系统中的时延组成以及影响时延的因素进行了分析,并利用MATLAB中的True Time-2.0工具箱搭建了一个无线网络控制系统,研究了时延对控制系统稳定性的影响。为了消除时延对控制性能的影响,本文从通信角度出发,对无线传感器区域的拓扑结构进行了分析和改进,提出了多Sink节点的分层拓扑结构,在此基础上对LEACH算法进行了改进并提出了基于地理位置的动态网格划分路由算法。从仿真结果表明,本文设计的基于地理位置的动态网格划分路由算法降低了节点能量消耗而且首节点死亡时间比较稳定。本文还从控制器设计角度出发,利用Markov链对时延进行了建模,设计了带有远端补偿器的预测控制器,构造了合适的Lyapunov-Krasovskii函数,并证明了本文设计的控制器可以使得系统稳定,最后通过算例仿真验证了上述结论。
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