[發(fā)明專利]一種基于動(dòng)態(tài)信道選擇的資源調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110386613.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN113242604B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙云波;郝小梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W72/08
• 分類號(hào): H04W72/08;H04W72/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

1.一種基于動(dòng)態(tài)信道選擇的資源調(diào)度方法，含有以下步驟：

步驟1.初始化系統(tǒng)；給定系統(tǒng)初始狀態(tài)，給定參數(shù)μ，其中0＜μ＜1，

步驟2.設(shè)計(jì)一個(gè)信道選擇模塊，求解系統(tǒng)的控制器K和信道選擇條件；具體求解過程如下：

①首先給出基于系統(tǒng)狀態(tài)的信道選擇條件，考慮一個(gè)線性離散系統(tǒng)如下：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k) (1)

其中，x(k)∈Rⁿ是系統(tǒng)狀態(tài)，u(k)∈R^m是控制輸入，A,B分別為適當(dāng)維數(shù)的系統(tǒng)矩陣，

針對(duì)使用競爭和非競爭兩種信道傳輸對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的不同影響建模；假設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)使用競爭信道傳輸數(shù)據(jù)存在隨機(jī)丟包，使用非競爭信道傳輸數(shù)據(jù)不存在丟包， 定義表示執(zhí)行器端在k時(shí)刻使用的數(shù)據(jù)，

其中σ(k)為1表示閉環(huán)系統(tǒng)在傳輸過程中發(fā)生丟包，為0表示不發(fā)生丟包，

此時(shí)系統(tǒng)模型如下：

其中r(k)為1表示使用非競爭信道傳輸，為0表示競爭信道傳輸，

在傳感器和控制器之間設(shè)計(jì)一個(gè)信道選擇模塊， 信道選擇模塊根據(jù)系統(tǒng)模型和收到的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算判斷上一個(gè)時(shí)刻閉環(huán)系統(tǒng)是否出現(xiàn)丟包的情況，從而知道上一個(gè)時(shí)刻執(zhí)行器端的數(shù)據(jù)使用情況， 具體計(jì)算方法如下：

信道選擇模塊在k時(shí)刻已知的數(shù)據(jù)有：x(k),x(k-1)...,已知被控對(duì)象的狀態(tài)模型，狀態(tài)反饋控制器K是提前離線算好的，所以將x(k-1)代入到系統(tǒng)模型x(k)＝Ax(k-1)+Bu(k-1)＝Ax(k-1)+BKx(k-1)可以算出一個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)值，將其與信道選擇模塊真實(shí)收到的x(k)比較，如果相等，則說明閉環(huán)系統(tǒng)在k-1時(shí)刻采樣的系統(tǒng)狀態(tài)沒有發(fā)生丟包，否則發(fā)生了丟包，

定義為執(zhí)行器k時(shí)刻收到的狀態(tài)誤差，為了確保狀態(tài)誤差e(k)小于給定閾值， 在信道選擇模塊通過比較和給定閾值來判斷是否使用非競爭信道來傳輸，即：

其中，Ω是待求矩陣，μ為給定的參數(shù)，

②根據(jù)以上的基于系統(tǒng)狀態(tài)的信道選擇策略對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行建模；

③根據(jù)穩(wěn)定性條件求出控制器K和信道選擇條件中待確定的參數(shù)；

定義李雅普諾夫函數(shù)V(k)＝x^T(k)Px(k)，寫出ΔV(k)＝x^T(k+1)Px(k+1)-x^T(k)Px(k)如下：

由于μx^T(k)Ωx(k)-e^T(k)Ωe(k)≥0

為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要ΔV(k)小于0， 通過schur補(bǔ)將上式化成如下矩陣不等式：

解LMI求出控制器和待定的Ω,P， 為了方便Matlab中的LMI工具箱求解，通過左乘右乘對(duì)角矩陣diag{I,P^-1,P^-1}，將式(8)轉(zhuǎn)化為如下線性矩陣不等式

其中X＝P^-1,Y＝KP^-1,，系統(tǒng)的控制器K和信道選擇條件求解完成，

步驟3.傳感器周期采樣控制系統(tǒng)，得到x(k)，發(fā)送到信道選擇模塊；

步驟4.信道選擇模塊計(jì)算并且根據(jù)下式進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸信道的選擇；

其中r(k)為0表示競爭信道傳輸，為1表示使用非競爭信道傳輸。