基於數據融合的網路化控制系統分析與綜合

《基於數據融合的網路化控制系統分析與綜合》是依託北京理工大學，由夏元清擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於數據融合的網路化控制系統分析與綜合
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：夏元清
• 項目類別：面上項目

項目摘要

目前大多數研究都集中在控制對象的輸出以及控制器的輸出通過網路形成閉環系統。本項目進一步考慮基於數據融合的網路化控制系統。為了實現本項目的目的，提出基於單目標與多目標數據融合的網路化系統模型聯合建模策略，基於通信參數和通信性能的約束，以及根據數據融合的控制相關的參量，綜合單目標和多目標的要求，對整個複雜系統的建立適當的模型。利用分散式濾波和混合式濾波的數據融合方法，結合自適應量化規則來對所設計的控制量來進行量化後再反饋。 為了補償時滯與數據丟失，利用網路化預測控制方法。 利用隨機穩定，機率穩定方法給出閉環網路化控制系統的穩定性及魯棒性的判別法則。最後還要利用基於機率新的性能指標來作為系統性能設計的目標。在此基礎上建立半實物仿真平台驗證所提的理論及算法的正確性。這是網路化控制系統研究的進一步深入和發展。本項目具有很強的套用背景，研究所取的成果，無論從理論上，還是今後的實際套用中都具有重要意義。

結題摘要

在多源信息複雜系統中，系統之間的測量信號、控制信號可以分別通過網路傳輸到控制器和執行器，反饋控制系統通過實時網路形成閉環稱為網路化控制系統（NCS）， 它包括基於匯流排技術的匯流排控制系統和基於網際網路的一般計算機網路控制系統。網路化控制是進入21 世紀以來系統與控制領域的熱點研究方向之一。特別是近年來物聯網的迅速發展，為了實現物物互聯互控，網路化控制已成為物聯網的研究中基本問題和核心技術之一。來自於不同感測器的多源信息可能存在採樣速率不一致、異步、傳輸過程中會發生數據丟失、傳遞時滯等現象，嚴重影響系統性能，甚至使系統失穩。同時無處不在的網路，控制對象和控制器連線的節點數量的不斷上升，系統複雜性增加，使得多源信息複雜系統的濾波、數據融合與控制，具有很大的難度。完成人對信息的量化、多源信息融合、預測控制及故障檢測等四個方面的問題進行了深入的分析，提出了新的量化策略及網路化多源信息融合算法；提出利用網路傳輸信號特點設計控制器，使網路化閉環系統性能指標和無網路的閉環控制系統指標一致。根據預測控制的優點，提出網路化預測補償策略。基於此控制策略，將網路化閉環系統轉化為一類非線性隨機切換系統，利用切換系統理論分析了閉環系統的穩定性問題。隨著網路和控制技術的發展，通過網路傳輸的進行遠程監控、故障檢測與診斷問題，目前也是研究的熱點和難點，完成人在這方面進行了研究與探索，並取得部分成果。2010 年11 月，國家自然科學基金委員會信息科學部在北京交通大學專門舉辦了一次“基於數據的最佳化、控制和建模”學術研討會, 完成人匯報了基於數據驅動的網路化預測控制的初步結果，現已被著名刊物Information Sciences 錄用。2011年2月，由德國Springer 出版社出版了關於網路化控制的英文專著，以物聯網中的信息處理與控制問題為核心，在信息的量化、融合、控制及故障診斷等四個方面的問題進行了深入的分析, 取得了系統性新成果。2012年在Springer出版了專著： 關於Delta運算元的英文專著，統一了連續和離散系統分析與綜合，2013年出版了關於複合控制的飛行器控制系統的分析與綜合。在自然基金的資助下，已發表SCI 28篇，EI 收錄29篇，獲教育部自然科學二等獎一項（排名第一）。