项目名称: 基于调度采样的网络化系统分布式控制策略研究

项目编号: No.61503003

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 卢自宝

作者单位: 安徽师范大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 在信道受限的网络化系统中,系统的性能不仅依赖于控制器的设计还依赖于网络资源的调度策略,需要选择有效的控制策略和调度采样策略来确保系统的控制性能。本项目以信道受限的大型网络化控制系统为对象,研究基于调度采样的机制以及与之相关的信道分配、系统分析和分布式控制策略,拟从最优调度采样的系统建模、可控性可观测性和分布式控制策略三方面开展研究。具体而言,是以系统的性能指标和信道资源为依据,设计最优调度采样策略提高网络带宽利用率,并根据子系统之间是否存在耦合,分两种情况将系统建模为具有离散特性和连续特性的混杂系统;在上述两种情况下分析系统的可控制性和可观测性,获得系统可控性和可观测性的充要条件;根据子控制器的结构特性,将分布式控制器设计为局部和非局部控制结构,在保证系统整体控制性能的前提下,利用模型降阶的方法解决分布式控制器设计问题。本项目的实施能够为网络化系统的应用研究提供理论依据。

中文关键词: 调度策略;通信序列;分布式控制;带宽优化

英文摘要: The performances of networked control systems (NCS) with limited channels depend on not only the controller design but also the scheduling strategy of network resources. This implies that the good selection of the control strategy and scheduling sampling strategy is required such that the control performance can be guaranteed. The aim of the project is to investigate channel assignment, system analysis and distributed control strategy for large-scale NCS with limited channels based on scheduling sampling mechanism. This project contributes to the development of the modeling of NCS with optimal scheduling sampling, the analysis of the controllability and observability, and the design of the distributed control strategy. Specifically, the scheme of optimal scheduling sampling depending on the utilization of channel resources and the performance indicators of the system is developed to improve the utilization of network bandwidth. According to whether there exist some couplings between subsystems or not, the system models can be respectively built as hybrid systems with continuous and discrete properties. For such two cases, a methodology for analyzing the controllability and observability of the hybrid systems is proposed. Then, based on the structure properties of the sub-controllers, the distributed controllers fall into two cases: local and non-local control structures, respectively. By using model reduction method, the problem of the distributed controller design with the desired system performance guaranteed is solved. This project can provide the theoretical basis for the application of NCS.

英文关键词: schedulling strategy;communication sequence;distributed control ;bandwidth optimization

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