《基於混雜系統的網路控制、調度與編碼聯合設計》是依託北京交通大學，由尹遜和擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於混雜系統的網路控制、調度與編碼聯合設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：尹遜和
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
網路控制系統(NCSs)既包含連續時間又包含離散事件，其本身就具有混雜特性，用混雜系統的方法來處理網路控制系統的控制與調度問題有重要的研究價值。(1)將混雜系統的混合邏輯動態運用到網路控制系統建模中，使控制和調度耦合，從而實現真正的控制與調度聯合設計；(2)將切換系統理論運用到網路控制系統建模中，將兩者緊密結合，運用容錯控制思想並結合模型預測控制理論解決網路中存在的延遲、丟包和調度問題；(3)將隨機LQG與模型預測控制運用到無線網路控制中，借鑑切換控制思想妥善解決採樣周期的問題；同時，將狀態估計運用到NCSs中，可以降低網路的負荷，這對稀缺的無線網路資源是很重要的；(4)在前人已有成果的基礎上進一步研究實現控制與編碼的聯合設計，著眼於網路的實際情況，設計合適的編碼方案，為實際套用提供理論支持；(5)探索控制、調度和編碼三者的聯合設計，從而為使網路控制系統體現出更高的性能奠定堅實的理論基礎。
結題摘要
首先，首次提出了控制與調度耦合設計的概念，並提出了一種基於隨機時延和介質接入約束的控制與調度的預測最優耦合設計算法和一種將優先權調度與通信序列相結合的類最小二乘調度算法。從優先權的定義、採樣周期中空閒時間的分配以及採樣周期的角度提出了基於CAN匯流排的改進型混合傳輸調度算法。對於基於模型的網路控制系統，提出了用切換系統的平均駐留時間方法、脈衝切換系統的平均駐留時間方法和脈衝切換控制下的依賴於模式的平均駐留時間方法來進行分析和設計的策略。 其次，提出了一種稱為預滾動最佳化策略的基於模型預測控制的補償方法。考慮到所研究的網路控制系統中被控對象的模型存在參數不確定性的情況，提出了在控制器內嵌入被控對象的估計模型的方法。從理論上綜合分析了網路誘導時延、調度、採樣周期和丟包對網路控制系統性能的影響。 再次，為了有效地消除野值對濾波的影響，提出了一種對卡爾曼濾波的改進算法，並設計了一種基於快取佇列的最優估計方法。將機器人之間的連線權重、環境噪聲和Markov型隨機丟包等不確定因素轉化為不確定系統中的某些不確定參數，設計出使系統穩定的一致性協調控制算法。當機器人個體之間的信息傳輸存在環境噪聲、不確定短時延和數據包丟失時，分析和設計了多機器人系統的一致性問題。當無線網路存在環境噪聲時，給出了多個移動機器人協調控制系統的連線權重的選擇條件和協調控制算法。 第四，通過在建立基矩陣時對割圓陪集進行不同的組合，提出了一類不規則非二進制低密度奇偶校驗碼，並提出了一種基於最大對數後驗機率解碼的推導方法。隨後，又提出了一種低消耗、可配置的解碼結構，同時也提出了一種對非固有信息的通用映射算法和一個新型的(3, F)準循環低密度奇偶校驗碼。通過提出兩類新的算法來重配置低密度奇偶校驗碼，一類用來設計常規的最小環長為8的準循環低密度奇偶校驗碼，另一類用來設計常規的低密度奇偶校驗碼。 第五，針對考慮調製（或編碼）的網路控制系統，提出了將誤碼率考慮為丟包率的策略，填補了目前網路控制系統領域處理調製信號誤碼問題的空白。分別從二進制調製與多進制調製的角度對帶有調製誤碼的網路控制系統進行了分析和設計，得到了二進制調製下的誤碼率定理、多進制調製下的誤碼率定理及多進制調製的進制選擇定理。 最後，搭建了輪式機器人小車平台，通過運用智慧型算法設計控制器，實現了輪式機器人的協調編隊控制。
