[發(fā)明專利]一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210004515.X
• 申請(qǐng)日: 2012-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102566428A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李金娜;袁德成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)化工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 沈陽(yáng)技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

1.一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法包括：基于實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析的錯(cuò)序認(rèn)知方法；

基于錯(cuò)序認(rèn)知的采樣率自適應(yīng)算法；

采樣率和被控對(duì)象聯(lián)合控制的控制器設(shè)計(jì)；

面向網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模；

面向網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與性能優(yōu)化；

其集成控制器包括三個(gè)模塊：認(rèn)知模塊，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)序感知、識(shí)別和分析；計(jì)算模塊，計(jì)算錯(cuò)序度量值，設(shè)計(jì)采樣率自適應(yīng)算法，計(jì)算聯(lián)合控制采樣率和被控對(duì)象的控制行為；監(jiān)管模塊，監(jiān)督系統(tǒng)性能指標(biāo)變化，調(diào)整控制器參數(shù)；

其錯(cuò)序認(rèn)知過(guò)程包括錯(cuò)序感知、錯(cuò)序分析和錯(cuò)序決策；

其采樣率自適應(yīng)算法以錯(cuò)序認(rèn)知為基本依據(jù)，根據(jù)采樣率與錯(cuò)序熵統(tǒng)計(jì)信息之間的復(fù)雜耦合關(guān)系，構(gòu)建采樣率狀態(tài)方程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的錯(cuò)序感知，通過(guò)采用數(shù)據(jù)包的期望到達(dá)序列數(shù)與接收索引(接收端分配)比較法實(shí)現(xiàn)錯(cuò)序的實(shí)時(shí)感知和識(shí)別；錯(cuò)序分析，基于熵的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，估計(jì)最大時(shí)延界????????????????????????????????????????????????，確定錯(cuò)序閾值，采用直方圖方法計(jì)算錯(cuò)序密度，獲得錯(cuò)序熵的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，其中，表示偏移值為的數(shù)據(jù)包的錯(cuò)序密度，為非負(fù)整數(shù)，表示錯(cuò)序閾值；錯(cuò)序決策：基于錯(cuò)序熵，采用迭代算法，建立采樣周期的狀態(tài)方程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的基于錯(cuò)序認(rèn)知的采樣率自適應(yīng)算法具體步驟如下：

基于錯(cuò)序熵越接近0越有序，越大越無(wú)序的原理及其統(tǒng)計(jì)規(guī)律，應(yīng)用回歸分析方法，研究采樣率與錯(cuò)序熵之間的復(fù)雜關(guān)系；

根據(jù)采樣率關(guān)于錯(cuò)序熵的擬合曲線，選用適當(dāng)步長(zhǎng)和限制調(diào)控量因子；

基于，采用迭代算法，建立采樣周期的狀態(tài)方程，其中，表示第次采樣時(shí)刻，表示時(shí)刻的錯(cuò)序熵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，考慮克服網(wǎng)絡(luò)不利因素(錯(cuò)序、時(shí)延和丟包)的自身控制器設(shè)計(jì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)采樣率和被控對(duì)象一體化控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，采用拋棄晚到包策略，基于泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)公式，處理時(shí)變采樣周期，建模系統(tǒng)為具有多面體不確定項(xiàng)的離散系統(tǒng)；綜合上述系統(tǒng)與采樣周期狀態(tài)方程，構(gòu)建增廣系統(tǒng)模型；設(shè)計(jì)反饋控制輸入，令

其中，為被控對(duì)象控制序列，為采樣周期控制序列。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模方法為：針對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失有界的網(wǎng)絡(luò)，基于拋棄晚到包策略，根據(jù)數(shù)據(jù)包的偏移值，建立最新信號(hào)與偏移值之間的映射關(guān)系，獲得執(zhí)行最新信號(hào)的控制輸入序列；由于，基于錯(cuò)序熵的統(tǒng)計(jì)信息，采用區(qū)間有限劃分和凸組合方法，構(gòu)建具有多面體不確定項(xiàng)的閉環(huán)切換系統(tǒng)模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，面向網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與性能優(yōu)化研究中，設(shè)計(jì)部分模型依賴自適應(yīng)控制器，克服固定控制器參數(shù)具有的保守性，以及完全依賴模型自適應(yīng)調(diào)整控制器參數(shù)的計(jì)算復(fù)雜性和增加的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)性能和能量消耗權(quán)值比重，構(gòu)建關(guān)于上述兩種性能指標(biāo)的具有權(quán)值的多目標(biāo)效用函數(shù)；采用分段Lyapunov函數(shù)，利用平均處理時(shí)間技術(shù)、S-程序和線性矩陣不等式技術(shù)，研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能優(yōu)化，獲得控制器設(shè)計(jì)方案。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，選用調(diào)節(jié)因子，構(gòu)建部分模型依賴自適應(yīng)控制器

其中，或，，為被控系統(tǒng)狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于錯(cuò)序認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)集成控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，集成控制器中監(jiān)管模塊，根據(jù)二次性能指標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)QoS，自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制器調(diào)節(jié)因子和；如果性能良好，采用固定控制器參數(shù)；否則，采用模型依賴的控制器參數(shù)。